红外动态景象仿真系统的视频处理技术研究

论文摘要

红外仿真系统的许多实际应用需要模拟红外辐射源,这些辐射源可以是一个个独立的点,也可以是运动的目标。随着红外焦平面器件的长足发展,红外制导已由热点探测制导发展为成像制导,以实现目标的识别。为了对制导系统性能进行评价,需要大量的外场飞行实验,这既耗资又费时,同时还不能实验系统所能经历的所有场合。因此人们期望能在实验室内模拟红外制导系统跟踪目标的全过程,即进行红外硬件闭环在线实物仿真,它能在红外系统工作波段内,模拟真实目标和背景红外辐射能量在导引头接受系统入瞳处的空间分布和时间变化,这样导引头所得到的是一组动态变化的、与真实目标和背景一致的红外景象,以评价和测试系统的各项性能。这就需要一套红外景象仿真器,以模拟目标和背景的红外辐射特性,使得制导系统如同在真实环境中工作。DMD动态红外景象投影技术(MAPS)的核心器件是德州仪器公司生产的数字微镜器件(DMD)。从物理原理上讲,该技术是对红外辐射进行发射调制而得到红外景象;它具有高的空间分辨率、高帧频、无死像元和均匀性好等特点。本文对红外景象生成技术的发展状况进行了比较详细的介绍,并着重介绍了基于DMD的红外动态景象仿真系统的工作原理和系统结构;针对DMD芯片的工作特点,本文对视频格式的转换技术进行了比较深入的研究;提出了一种新的快速运动估计算法,该算法采用以菱形和方形两种搜索模板,得出最佳匹配点,最后得出运动矢量,并通过软件仿真验证了该算法的优越性;在此运动估计算法的基础上对视频图像的去隔行算法和视频解码算法进行了改进,并通过仿真实验,验证了算法的可行性。在图像缩放方面,本文提出一种改进的定向插值算法,先检测边缘,对边沿区域和平坦区域分别进行插值,提高了重采样后图像的边沿效果,消除了锯齿模糊等现象,同时也改善了整体效果。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 红外景象生成方法及研究概况
• 1.2.1 直接红外辐射法
• 1.2.2 红外辐射调制法
• 1.3 相关视频数据处理算法的发展概况
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 DMD 芯片的发展概况及基本理论
• 2.1 DMD 芯片的发展和研究概况
• 2.2 DMD 芯片的物理机制与理论分析
• 第三章 红外动态景象仿真系统的工作原理和系统结构
• 3.1 DLP 投影系统的概述
• 3.1.1 DLP 技术发展的历史
• 3.1.2 DLP 技术的应用
• 3.1.3 DLP 投影系统的特点
• 3.2 红外动态景象仿真系统的工作原理
• 3.2.2 红外动态景象仿真系统的技术要求
• 3.2.3 红外动态景象仿真系统的组成模块
• 第四章 视频信号的处理技术
• 4.1 运动估计算法
• 4.1.1 块匹配算法的关键问题
• 4.1.2 几种经典的块匹配算法
• 4.1.3 改进的运动搜索算法DSSA
• 4.2 视频解码
• 4.2.1 视频解码的关键技术
• 4.2.2 解码器模型结构
• 4.2.3 算法优化
• 4.3 隔行-逐行格式转换
• 4.3.1 非基于运动补偿的算法
• 4.3.2 基于运动补偿的去隔行算法
• 4.4 图像缩放技术
• 4.4.1 图像缩放的理论概述
• 4.4.2 常用缩放技术
• 4.4.3 本文算法的改进
• 第五章 视频信号处理系统的软件设计
• 5.1 系统整体流程
• 5.2 运动估计软件设计
• 5.3 视频解码软件设计
• 5.4 去隔行软件设计
• 5.5 图像缩放软件设计
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果