[发明专利]一种嵌入式微扫描超分辨实时处理系统及方法

权利要求书

1.一种嵌入式微扫描超分辨实时处理系统，其特征在于，包括高速微扫描机构、光电/红外成像系统、嵌入式图像处理板卡以及后接设备，

其中高速微扫描机构包含一个压电高速微扫描平台及其控制器，该压电高速微扫描平台安装于成像系统内部，压电高速微扫描平台的负载包括但不限于光电/红外成像系统的透镜、透镜组、反射镜或探测器，压电高速微扫描平台带动负载做有规律的高速微动，以使成像系统可以采集到有亚像素位移的图像序列；

所述控制器用于高速微扫描平台的驱动与高精度位置控制，在嵌入式图像处理板卡的控制下按要求实现高速微动；

所述嵌入式图像处理板卡至少包括一个FPGA、一个GPU嵌入式计算模块以及电源管理模块，FPGA与GPU嵌入式计算模块通过PCIE高速并行传输；

所述FPGA用于采集相机视频，该FPGA将图像数据和上位机的指令传输到GPU嵌入式计算模块，以及将GPU嵌入式计算模块回传的算法处理的超分图像数据输出给下游模块；

所述GPU嵌入式计算模块具有可以存储多帧图像的内存，GPU嵌入式计算模块基于处理算法对输入的多帧微扫描图像进行超分辨重建处理，获得无混叠的高分辨率图像。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式微扫描超分辨实时处理系统，其特征在于，所述FPGA作为系统的主控制单元，负责系统综合管理、高速微扫描机构的控制、光电/红外成像系统控制以及高速微扫描机构和光电/红外成像系统的同步。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式微扫描超分辨实时处理系统，其特征在于，所述FPGA的接口包括但不限于Cameralink、SDI、网口以及USB。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式微扫描超分辨实时处理系统，其特征在于，所述后接设备用于将嵌入式图像处理板卡处理好的无混叠的高分辨率图像，输出给后端设备进行进一步的图像数据解析或显示。

5.一种嵌入式微扫描超分辨实时处理方法，其特征在于，包括步骤：

S1：图像配准，利用金字塔光流法对参考图像及多帧目标图像进行运动估计，获取相对于参考图像的位移偏差；

S2：构建初始超分辨图像，结合S1步骤中计算得到的相对运动信息，获得非均匀插值的高分图像；

S3：构建观测模型，采用迭代求解图像重建算法恢复出无混叠的超分辨图像；

S4：图像对比度增强，计算图像整体直方图特性，确定图像对比度增强的具体方法及程度；

S5：图像去大气扰动，构建大气湍流模型，去除图像由大气湍流引起的扭曲和模糊；

S6：输出图像。

6.根据权利要求5所述的一种嵌入式微扫描超分辨实时处理方法，其特征在于，所述S3中观测模型为：y_k＝DB_kM_kx+n_k，其中B_k为图像变形矩阵，M_k为模糊矩阵，D为下采样矩阵，n_k为噪声矩阵，x即为理想的高分辨、未经退化的图像，由连续场景采样而得，y_k为k帧低分图。

7.根据权利要求5所述的一种嵌入式微扫描超分辨实时处理系统，其特征在于，上述一种嵌入式微扫描超分辨实时处理方法，实现了30Hz超分辨视频实时输出，且图像延时小于60ms。