[发明专利]一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、红外遥感图像数据进入FPGA存入DDR中进行数据缓存，通过对DDR进行地址划分将每幅图像存入相应的DDR区域中；根据输入粗检测模块和精检测模块的图像块尺寸的固定要求，计算DDR的地址位置，并通过地址控制从DDR相应区域读取固定尺寸的图像块进行归一化算法运算，将归一化运算输出的结果作为粗检测模块和精检测模块的输入；

步骤二、对输入粗检测模块的图像块采用双线性插值算法进行缩放，根据不同的缩放因子得到的图像数据进行x轴方向和y轴方向上的梯度运算，并与预设的六种11*11卷积模板进行卷积，得到卷积输出矩阵；

步骤三、对得到的卷积输出矩阵的每个坐标点对应的值进行遍历，与预设的粗检测阈值进行比较，若坐标点对应的值大于粗检测阈值，则当前坐标点为疑似目标点坐标，反之，则为非目标点坐标；输出疑似目标点坐标与长宽，且疑似目标点的长和宽都是模板的大小11，并通过非极大值抑制算法进行相邻疑似目标点合并；

步骤四、以合并后的疑似目标点坐标为中心，以合并后的疑似目标点长宽为步长从步骤一归一化算法输出的结果中取出对应区域的图像块，进行双线性插值缩放成正方形图像块；

步骤五、对正方形图像块进行区域划分，所划分区域主要包括六个部分：第一部分为该正方形图像块全部区域、第二部分为该正方形图像块上部分区域、第三部分为该正方形图像块左部分区域、第四部分为该正方形图像块下部分区域、第五部分为该正方形图像块右部分区域、第六部分为该正方形图像块中间部分区域；根据划分后的区域数据进行二维傅里叶变换，通过数据流水线控制对六部分区域进行二维傅里叶变换，按处理区域的先后顺序流水输出数据信息，并与预设的若干SVM模板进行点乘运算，输出十进制数值；

步骤六、将SVM运算得到的十进制的输出结果与预设的精检测阈值进行比较，若所述十进制输出结果的值大于精检测阈值，则输出十进制结果所对应的疑似目标点坐标为所求的舰船目标点，反之，则为虚警并进行剔除；通过非极大值抑制算法对得到的若干舰船目标点进行相邻点合并，输出最终的舰船目标信息，并从DDR中获取切片数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，所述步骤一中，利用FPGA内部的存储资源以及VHDL，在FPGA内部构造双端口RAM或缓存FIF0，或构造双端口RAM乒乓模式构成二级缓存，按照写操作时序依次交替读出缓存数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，所述步骤二中，双线性插值算法的设计过程通过使用商的位运算及余数的位运算实现在FPGA上浮点型数据的表示。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，所述步骤三中，非极大值抑制算法通过设计双端口RAM乒乓模式构成二级缓存，按照写操作时序依次交替读出缓存坐标数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，所述步骤四中，根据疑似目标点长宽进行按比例放大，以放大因子分别为1、1.5、2、2.5求出的长宽为步长，从归一化算法输出的结果中获取四种大小的图像块数据，实现舰船潜在区域全覆盖。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，所述步骤五中，在一维FFT变换IP核基础上，搭建二维FFT变换的实现架构，分解为先对各行变换，再对矩阵结果进行列变换，最终得到二维数据的频谱值；根据行变换和列变换中对各行列计算的相对独立，采用了两个一维FFT单元并行进行两个行或列的变换操作，使用双口RAM存储待变换的图像数据，即步骤四中得到的正方形图像块数据及变换结果，使得两个FFT模块能够同时访问同一地址空间内的数据。

7.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的红外遥感图像实时目标检测方法的自动化标定方法，其特征在于，所述步骤六中，输出的切片数据缓存在FIFO中，通过算法控制模块主状态机对处理流程进行控制，实现粗检测模块、精检测模块分别与切片输出模块的乒乓控制。