[发明专利]一种基于目标识别的高帧频高精度注入式星图仿真测试平台

权利要求书

1.一种基于目标识别的高帧频高精度注入式星图仿真测试平台，其特征在于：包括DSP图像数据处理模块、FPGA图像合成模块、视频转换模块、看门狗模块，其中：

DSP图像处理模块：接收外部管理控制器发送的指令信号，所述指令信号包括星图区域选取指令、噪声注入指令、畸变模拟指令，根据星图区域选取指令抓取满足指令恒星星等需求的所选区域星图并添加观测目标，根据噪声注入指令、畸变模拟指令模拟观测目标于真实成像过程中产生的畸变及噪声，将模拟所得添加观测目标、畸变及噪声数据后的图像数据于指定视频周期内发送至FPGA图像合成模块；

所述DSP图像处理模块包括噪声注入单元、恒星选择单元、像面定位单元、畸变仿真单元，其中：

恒星选择单元：接收外部管理控制器发送的星图区域选取指令，抓取所选区域的星图数据并发送至像面定位单元；

像面定位单元：接收恒星选择单元发送的星图数据并根据星图区域选取指令添加待观测目标，并将更新后星图数据发送至畸变仿真单元；

畸变仿真单元：接收像面定位单元发送的更新后星图数据及外部管理控制器发送的畸变模拟指令，并根据畸变模拟指令于实际成像系统中进行模拟运算，获取恒星实际位置与恒星理想位置畸变值，进行畸变仿真及特定方向投影，生成畸变仿真后数据；

噪声注入单元：接收外部管理控制器发送的噪声注入指令，并根据噪声注入指令进行噪声数据仿真运算，生成特定噪声数据，并与畸变仿真单元产生的畸变仿真后数据共同发送至FPGA图像合成模块；

FPGA图像合成模块：接收DSP图像处理模块发送的图像数据进行图像合成，并将合成后图像通过归一化运算进行图层叠加，再将图层叠加后所得多个视频周期图片合成为星图监视视频并发送至视频转换模块；

所述FPGA图像合成模块包括图像合成单元、图层叠加单元、图像修正单元、视频合成单元，其中：

图像合成单元：接收畸变仿真单元发送的畸变仿真后数据及噪声注入单元发送的特定噪声数据，并将当前时刻添加数据及原星图数据合成为单张待观测星图同时发送至图层叠加单元；

图层叠加单元:接收图像合成单元于一个视频周期内发送的N张不同的待观测星图，通过归一化计算叠加为单张合成星图并发送至图像修正单元；

图像修正单元：接收图层叠加单元发送的单张合成星图进行灰度修正，将修正后的合成星图发送至视频合成单元；

视频合成单元：接收图像修正单元于视频指令周期内发送的合成星图图像序列进行视频合成并发送至视频转换模块；

视频转换模块：接收FPGA图像合成模块发送的合成后星图监视视频并转换为外部目标识别平台所需的视频格式并向外发送；

看门狗模块：监测DSP图像处理模块及FPGA图像合成模块运行过程中的核心电压，当核心电压低于DSP和FPGA处理器能够正常工作的电压时，对DSP图像处理模块及FPGA图像合成模块进行复位重启，并生成错误代码并发送至外部管理控制器；

其中，当图像数据传输带宽为250MHz、图像像元数为1k×1k时，DSP图像数据处理模块、FPGA图像合成模块、视频转换模块传输的成像视频最大帧频为250Hz；当DSP主频为1GHz、图像像元数为1k×1k时，能够生成的仿真成像视频最大帧频为250Hz。

2.根据权利要求1所述的一种基于目标识别的高帧频高精度注入式星图仿真测试平台，其特征在于：所述恒星选择单元抓取所选区域的星图数据为星图灰度值，计算方法如下：

其中，G(x,y)为(x,y)坐标上对应的灰度值，A为恒星最大光强值，由恒星的星等、焦面灰度值量化级数决定，(x₀,y₀)为图像内恒星的质心位置，σ²为高斯函数的方差，σ为标准差，取1.5。

3.根据权利要求1所述的一种基于目标识别的高帧频高精度注入式星图仿真测试平台，其特征在于：所述指令恒星星等需求的范围为SAO星表所收录的星等9.0等及以上的恒星。

4.根据权利要求1所述的一种基于目标识别的高帧频高精度注入式星图仿真测试平台，其特征在于：所述噪声注入单元注入的噪声数据种类包括高斯噪声、椒盐噪声。