[发明专利]一种基于FPGA的红外成像自动聚焦系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的红外成像自动聚焦系统，其特征在于：包括同步控制信号生成模块、视频消隐信号生成模块、聚焦区域视频分流模块、聚焦区域视频存储模块、图像空间滤波模块与调焦评价值计算和自动聚焦实施模块；

所述同步控制信号生成模块用于由同步视频数据信号传输时钟生成使视频收发端同步扫描的控制信号，包括视频行、场消隐脉冲、复合消隐脉冲信号；

所述视频消隐信号生成模块用于由视频收发端同步扫描信号生成综合消隐信号和扫描行计数信号；

所述聚焦区域视频分流模块是对视频数据信号进行处理的第一个模块，该模块用于将输入视频直接输出显示，并将输入视频分流出来以便进行自动聚焦算法处理；

所述聚焦区域视频存储模块是一个种高速工作的双端口随机存储器，用于存储输出的聚焦区域图像；

所述图像空间滤波模块和调焦评价值计算模块是自动聚焦算法实现的核心模块，用于对双端口随机存储器中的聚焦区域图像数据信号进行线性空间掩模滤波和调焦评价值的计算，最后将滤波后聚焦区域图像输出显示，记录调焦评价值并在显示坐标系中描点绘图，同时提供各种显示的控制信号；

所述自动聚焦实施模块是自动聚焦实现的核心算法，是由对聚焦区域图像计算所得的调焦评价值和由系统监测的当前调焦位置值，采用相邻微峰比较的自动聚焦策略驱动调焦电机实现自动聚焦；

所述同步控制信号生成模块包括内部整型计数器、视频数据传输时钟计数子模块和行消隐脉冲信号生成子模块；

所述内部整型计数器用于对输出图像的分辨率范围内的视频数据传输时钟进行循环计数；视频数据传输时钟计数子模块通过操作内部计数器在行扫描周期内对视频数据传输时钟进行循环计数；行消隐脉冲信号生成子模块通过操作内部计数器来生成行消隐信号；

所述自动聚焦实施模块包括调焦评价值寄存器、调焦评价值增加趋势计数器、调焦评价值减小趋势计数器、调焦评价值微峰FIFO存储器、微峰位置FIFO存储器、碰壁反弹子模块、调焦评价值变化趋势判定及峰值存储子模块和最佳聚焦位置定位子模块；

所述调焦评价值寄存器用于记录每个调焦位置处计算的调焦评价值；调焦评价值增加趋势计数器用于对处于调焦评价值增加趋势的调焦位置计数；调焦评价值减小趋势计数器用于对处于调焦评价值减小趋势的调焦位置计数；调焦评价值微峰FIFO存储器用于存储一组最新的微峰的调焦评价值；微峰位置FIFO存储器用于存储一组最新的微峰所处的调焦位置值；碰壁反弹子模块用于当调焦镜到达或超过两端调焦位置尽头时驱动调焦镜向相反方向运动；调焦评价值变化趋势判定及峰值存储子模块用于判别当前调焦评价值的变化趋势，最佳聚焦位置定位子模块用于根据当前调焦评价值的变化趋势和已存储的系列峰值确定最佳的聚焦位置。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的红外成像自动聚焦系统，其特征在于：所述视频消隐信号生成模块包括内部整型计数器、行消隐脉冲计数子模块和场消隐脉冲信号生成子模块；

所述内部整型计数器对输出图像的分辨率范围内的行消隐脉冲信号进行循环计数；行消隐脉冲计数子模块通过操作内部计数器在场扫描周期内对行消隐脉冲进行循环计数；场消隐脉冲信号生成子模块通过操作内部计数器来生成场消隐信号。

3.如权利要求1所述的基于FPGA的红外成像自动聚焦系统，其特征在于：所述聚焦区域视频分流模块包括图像列计数器、图像行计数器、图像帧寄存器、聚焦区域图像随机存储器地址计数器、聚焦区域白色外框生成子模块和聚焦区域图像分流存储子模块；

所述图像列计数器用于在一帧图像的有效和消隐的总列数范围内对视频数据传输时钟进行循环计数；图像行计数器在一帧图像的有效和消隐的总行数范围内对行消隐脉冲进行循环计数；图像帧寄存器用于内部保存对输入视频添加表示聚焦区域的白色外框操作后的视频；聚焦区域图像随机存储器地址计数器用于对聚焦区域视频图像的传输像素计数并转化为随机存储器地址信号；聚焦区域白色外框生成子模块用于在原输入视频中添加一个表示聚焦区域的白色外框；聚焦区域图像分流存储子模块用于将聚焦区域视频图像从原视频流中分离并完整存入随机存储器，并生成相应的随机存储器控制信号以及和其他模块的通讯信号。