[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

说明书

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，根据星载识别系统的特点，提出DSP图像处理模块与FPGA图像合成模块相结合的模式，分别通过图像的抓取采集、图像合成、图层叠加及灰度修正得到高精度的图像序列，同时于图像抓取过程中，提出了基于星图灰度值的表示方法，保证了精确的空间目标识别与跟踪的星图仿真测试需求，精度可靠，处理速度快，稳定性高。

技术领域

本发明涉及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，属于高速数字视频处理领域。

背景技术

精确的空间目标识别与跟踪，是空间对接，空间光通信，空间对抗的基础。对于星载识别跟踪系统在方案论证、系统测试以及在轨定标时，往往仅采用提取恒星库的星图加入目标作为仿真图像，进行系统参数设计、测试、定标。然而，实际星载系统获取的星图往往包括背景恒星、目标、各种复杂的系统噪声(覆盖性噪声、加性噪声等)以及旋转、投影、光学畸变，因此需要设计一种星图仿真平台精确地反映这些因素对星图的影响。同时，为保证空间目标识别与跟踪的可靠性，星载系统往往采用高速相机。因此仿真平台必须满足高速实时的要求。

目前的星图仿真多采用MATLAB生成固定星图，无法实时根据指令完成恒星库生成、随机目标生成、噪声添加以及畸变仿真，同时空间观测器与目标以及恒星的相对位置也是实时变化的，采用MATLAB生成也无法进行实时像面投影，造成仿真结果不准确、失真。另外目标识别跟踪系统需要高速、高帧频的星图仿真视频，以满足其测试要求，而当前的星图视频生成系统多为低速低帧频(工业级30Hz)，视频接口单一，不能满足进行全面、精确、高速的空间识别与跟踪的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统MATLAB生成的固定星图无法实时根据指令完成恒星库生成、随机目标生成、噪声添加以及畸变仿真，同时无法应对实时变化的空间观测器与目标以及恒星的相对位置的问题，提出了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。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

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：包括DSP图像数据处理模块、FPGA图像合成模块、视频转换模块，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；

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；

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。

还包括看门狗模块，用于监测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。

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；