光通信圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及圖像處理算法研究.pdf

1、空間光通信以其高帶寬、高碼率、高保密性及抗干擾等優(yōu)點(diǎn)成為光通信發(fā)展的新方向，目前已成為各國(guó)研究工作的熱點(diǎn)。由于空間環(huán)境復(fù)雜，捕獲、瞄準(zhǔn)和跟蹤(APT)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)空間光通信的關(guān)鍵和難題，APT系統(tǒng)的精度對(duì)整個(gè)通信的成功與否起著至關(guān)重要的作用。而APT的精度在很大程度上取決于圖像采集系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)位置的檢測(cè)精度。本文針對(duì)衛(wèi)星激光通信終端系統(tǒng)，提出了圖像采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)相應(yīng)的圖像處理算法進(jìn)行了仿真研究。
　　首先提出圖像采集系統(tǒng)

2、的總體設(shè)計(jì)方案，給出系統(tǒng)各模塊（包括圖像處理器模塊、IEEE-1394控制器模塊、USB總線模塊和電源模塊）的連接關(guān)系。介紹了與后續(xù)軟硬件實(shí)現(xiàn)相關(guān)的IEEE-1394總線和USB總線的協(xié)議規(guī)定。
　　然后針對(duì)圖像采集和成像過(guò)程中的點(diǎn)、線等隨機(jī)噪聲，分別采用中值濾波、均值濾波、改進(jìn)的中值濾波和自適應(yīng)均值濾波方法對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理。采用信噪比作為衡量標(biāo)準(zhǔn)比較四種濾波方法的優(yōu)劣，確定自適應(yīng)均值濾波為本系統(tǒng)的圖像預(yù)處理算法。
　　背

3、景噪聲對(duì)空間光通信鏈路的穩(wěn)定性和通信質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生很大影響，甚至造成鏈路中斷。本文對(duì)恒星背景出現(xiàn)在光探測(cè)器視場(chǎng)中的概率進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明恒星會(huì)以一定規(guī)律出現(xiàn)在視場(chǎng)。接著詳細(xì)分析影響恒星背景光功率強(qiáng)度的因素，給出幾種減弱恒星背景影響的措施。采用基于模板匹配的三種濾波方法去除恒星背景光斑，提取出了目標(biāo)。
　　最后,根據(jù)圖像采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)各模塊進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。采用外部擴(kuò)展256K字Flash的數(shù)字信號(hào)處理器