[发明专利]一种基于FPGA的目标观瞄点实时定位装置和方法

权利要求书

1.一种基于现场可编程门阵列FPGA的目标观瞄点实时定位装置，其特征在于，该装置包括：光学镜头、图像采集模块、处理器模块和存储模块；其中，

所述光学镜头，用于对图像的原始光信号进行校正并映射成像到所述图像采集模块上；

所述图像采集模块，用于将所述经校正的图像的光信号转换成图像的数字信号，并传输给所述处理器模块；

所述处理器模块设置于FPGA芯片上，用于将从图像采集模块接收的图像的数字信号缓存到存储模块中；之后从存储模块中读取所述数字信号，并进行光斑中心坐标快速提取运算；

所述存储模块，用于缓存所述图像的数字信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：通信模块和上位机界面模块；其中，

所述通信模块，用于将所述处理器模块提取的光斑中心坐标输出给所述上位机界面模块；

所述上位机界面模块设置于个人计算机上，用于光斑中心坐标的显示，还用于图像的显示以及目标观瞄点运动轨迹的绘制。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器模块，还用于通过所述通信模块将所述光斑中心坐标的提取结果输出给所述上位机界面模块。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器模块包括：处理模块和控制模块；其中，

所述处理模块，用于将从图像采集模块接收的图像的数字信号缓存到存储模块中；之后从存储模块中读取数字信号，并进行光斑中心坐标快速提取运算，通过通信模块将所述光斑中心坐标的提取结果输出给所述上位机界面模块；

所述控制模块，用于控制所述图像采集模块、存储模块、处理模块和通信模块执行相应操作。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制模块通过硬件描述语言VHDL或Verilog编写状态机实现。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述图像采集模块设置于互补金属氧化物半导体CMOS、或电荷耦合元件CCD图像传感器芯片上。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光学镜头的光轴垂直于所述图像采集模块的图像传感器阵列面，且所述光轴与图像传感器阵列面的几何中心同心。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述存储模块为同步动态随机存取存储器SDRAM或快速闪存flash。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器模块为主频在100MHz及100MHz以上的FPGA芯片。

10.根据权利要求2-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述通信模块采用以太网高速通信接口。

11.一种基于现场可编程门阵列FPGA的目标观瞄点实时定位方法，其特征在于，该方法包括：

将图像的原始光信号进行校正并映射成像；将所述经校正的图像的光信号转换成图像的数字信号，并进行缓存；读取所述数字信号，并进行光斑中心坐标快速提取运算。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将所述已提取的光斑中心坐标输出并显示，显示图像并进行目标观瞄点运动轨迹的绘制。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述光斑中心坐标快速提取运算方法包括：目标观瞄点区域预测、光斑中心点提取以及光点定位。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述目标观瞄点区域预测，为：采用卡尔曼滤波器预测目标观瞄点的位置。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述光斑中心点提取，为：采用基于Hessian矩阵的光斑中心坐标精确提取方法，达到亚像素精度。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述光点定位过程采用光点定位模型，即：摄像机像平面上点到原仿真图像上对应点的关系模型。