[发明专利]一种基于FPGA的红外小目标检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于图像采集与目标检测技术领域，具体涉及一种基于FPGA的红外小目标检测方法及系统。

背景技术

红外小目标检测是红外告警系统、红外目标检测与跟踪、大视场目标检测系统、卫星遥感、灾害预警、消防救灾等系统中的一项核心技术。

由于红外传感器受到大气、海面辐射、作用距离以及探测器噪声等因素影响，使得远距离的目标在红外图像上尺寸较小，甚至呈现点状；此外，红外图像的信噪比较低，加上背景通常比较复杂，目标很容易被噪声和背景杂波所淹没，使得红外小目标的检测变得更加困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的红外小目标检测方法及系统，通过将FPGA硬件平台上采集到的红外图像利用算法的硬件移植来实现复杂背景下的运动目标的检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于FPGA的红外小目标检测方法，使用Full模式下的Cameralink相机采集红外图像并将采集到的红外图像视频数据发送给Cameralink视频接收系统；Cameralink视频接收系统将接收到的红外图像视频数据实时送入FPGA主芯片；在FPGA主芯片中，对红外图像视频数据进行中值滤波处理，然后使用Robinson滤波器对小目标进行检测，最后使用腐蚀膨胀方法对检测出的小目标进行形态学处理。

本发明还提出一种基于FPGA的红外小目标检测系统，包括Cameralink视频接收系统、FPGA主芯片、千兆网传输模块、外部配置电路以及显示器；Cameralink视频接收系统由两个MDR连接器、三片解差分芯片、串行通信芯片、差分驱动芯片组成，第一MDR连接器分别与第一解差分芯片、串行通信芯片、差分驱动芯片连接，第二MDR连接器分别与第二解差分芯片、第三解差分芯片连接；三片解差分芯片、串行通信芯片、差分驱动芯片均与FPGA主芯片连接，解差分芯片产生的TTL信号进入FPGA主芯片，FPGA主芯片用于实现图像检测算法，实现对红外小目标的检测，然后将检测出的红外小目标通过千兆网传输模块传送给PC端显示器进行显示，完成红外目标的检测。

进一步，Cameralink视频接收系统由一路Base模式和两路Channel Link基本单元组成，具体由两个MDR连接器、三片解差分芯片、串行通信芯片、差分驱动芯片组成，第一MDR连接器分别与第一解差分芯片、串行通信芯片、差分驱动芯片连接，第二MDR连接器分别与第二解差分芯片、第三解差分芯片连接；三片解差分芯片、串行通信芯片、差分驱动芯片均与FPGA主芯片连接，解差分芯片产生的TTL信号进入FPGA主芯片，FPGA主芯片用于实现图像检测算法，实现对红外小目标的检测，然后将检测出的红外小目标通过千兆网传输模块传送给PC端显示器进行显示，完成红外目标的检测。

进一步，Cameralink Link信号包括三部分：

其一，视频接收端用转换芯片将LVDS信号转换为TTL信号，接收四对差分数据信号和一对差分时钟信号，输出数据信号和一路时钟信号；

其二，相机控制模块包括四对差分信号，选用差分芯片驱动；

其三，串行通信芯片包括二对差分信号，通过串行通信对Cameralink相机的各种参数进行设置。

进一步，使用Robinson滤波器结合匹配增强滤波方式实现对小目标的检测。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明方法及系统基于Full模式下的Cameralink图像处理，可以满足高速图像处理的要求,数据带宽可以达到6.4Gbps,对高帧频高精度的图像传输中具有显著优势，比普通BASE传输速率更快；

(2)本发明方法及系统利用采集到的图像信息实时进行处理，可以较快的完成运算并且达到目标检测的目的；

(3)本发明方法及系统选用中值滤波等处理方法法，简单且处理速度快，便于硬件平台的移植，并且图像精度高，算法稳定性强。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是Cameralink视频接收系统构成示意图；

图3是使用本发明采集到的红外图像原图；

图4是本发明中中值滤波后的图像；

图5是本发明中云区处理后的图像；

图6是本发明中形态学处理后的图像。

具体实施方式