基于FPGA的紅外圖像識別與跟蹤系統(tǒng).pdf

1、紅外成像技術(shù)因其紅外輻射的被動性以及晝夜工作等優(yōu)點，在軍事領域得到了廣泛的應用。在圖像處理領域，目標的識別與跟蹤一直是一項關(guān)鍵但困難的技術(shù)。在精確制導武器中，紅外制導相比雷達、激光等制導技術(shù)，也有著其獨有的優(yōu)點。本次課題設計了一種紅外圖像的檢測與跟蹤系統(tǒng)，并采用了相應的硬件平臺加以實現(xiàn)。系統(tǒng)采用 FPGA芯片來完成設計中的一系列檢測與跟蹤算法，相比軟件而言，其實時性強，且更加穩(wěn)定。
　　本次課題首先探討了紅外圖像的檢測與跟蹤算法。

2、在檢測方面，依據(jù)紅外圖像的噪聲特點，提出了相應的降噪算法，再結(jié)合硬件實現(xiàn)的難易程度，提出了閾值分割算法來分割出相應的目標圖像。在跟蹤方面，本文主要從跟蹤的精度與可靠性方面出發(fā)，采用自適應波門來屏蔽掉復雜的背景圖像，并詳細比較了形心算法與質(zhì)心算法的優(yōu)缺點，選擇了質(zhì)心算法來尋找目標的中心。
　　依據(jù)系統(tǒng)設計的需求，本次課題搭建了相應的硬件平臺。良好的硬件系統(tǒng)能保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與圖像的成像質(zhì)量。本次設計選擇了合適的編解碼芯片來調(diào)整圖

3、像的參數(shù)，并進行信號的數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換。對于關(guān)鍵的圖像處理部分，選擇了Xilinx的Spatarn3A-DSP芯片，它不僅能滿足系統(tǒng)的資源需求，其自帶的DSP核還給算法的實現(xiàn)提供了極大的便利。
　　接下來，本次課題又針對算法在 FPGA上的具體實現(xiàn)作了詳細的介紹。本文采用自頂向下的設計方法，先從整體上規(guī)劃了系統(tǒng)的功能與特性，包括具體邏輯電路的設計、如何提高效率、減少硬件資源的消耗等。接著將整個設計分割為若干個更小的功能模塊，并定義了

4、他們之間的互連情況。這樣更能細化系統(tǒng)的性能參數(shù)，并可以隨時根據(jù)需要去調(diào)整優(yōu)化它，例如準確的閾值分割點、合適的跟蹤點等。本次設計中，將系統(tǒng)分成了降噪、閾值分割、噪聲檢測、邊緣檢測、自適應波門、尋找質(zhì)心等各個模塊，并給出了每個模塊的設計流程圖或RTL框圖。最后，針對背景或人為的干擾源，本文還增加了系統(tǒng)的抗干擾設計，這能在很大程度上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　設計完成之后，還有對各個功能模塊的驗證。最后，本次課題還用實際的飛機紅外視頻對本次