机载IRST系统信息处理机的设计与实现

论文摘要

红外搜索跟踪系统,是一种被动式的探测系统,它能够稳定地探测、定位背景辐射和其它干扰中的红外辐射目标,并进行连续自动跟踪。红外搜索跟踪系统被认为是雷达最好的辅助设备,得到了各国军方的广泛关注和优先发展。本课题研究了复杂空中背景条件下的多目标自动检测和跟踪技术,并且完成了机载IRST系统信息处理机的工程化设计与实现。论文的主要内容包括:1、在深入分析系统任务需求的基础上,提出了基于双DSP+FPGA构架的信息处理机的设计思想,设计了信息处理机的体系结构,并且给出了信息处理机各个关键部分的设计说明。2、研究了形态学滤波算法在FPGA上的实现,提出了基于二级流水的加速实现方法,完成对点目标的预处理。3、在快速中值滤波的基础上,采用基于边缘检测的阈值分割技术,在FPGA上实现了对目标的滤波和分割处理。4、为了减小目标在检测过程中占用过多存储和太大的运算量,本文提出了一种改进的基于游程编码的目标连通区域标记算法。实验表明,改进的算法提高了目标标记的速度以及系统的性能。5、提出了对红外图像进行全帧航迹关联的思想。在本文的应用中,由于帧间位移较大,采用一般开窗数据关联技术无法实现有效的数据管理,因此本文提出基于全帧数据关联的方法进行目标航迹关联。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 课题的主要研究内容
• 1.3.1 IRST系统关键技术
• 1.3.2 课题研究任务
• 1.4 本文的主要工作和内容
• 第二章 信息处理机的系统结构设计与实现
• 2.1 前言
• 2.2 信息处理机体系结构
• 2.2.1 信息处理机的工作流程
• 2.2.2 信息处理机的体系结构
• 2.3 信息处理机的硬件设计
• 2.3.1 主要器件选型
• 2.3.2 图像预处理器及系统控制器的设计与实现
• 2.3.3 高速处理器的设计与实现
• 2.3.4 系统的图像传输设计
• 2.4 小结
• 第三章 基于FPGA的图像预处理的设计与实现
• 3.1 前言
• 3.2 点目标预处理技术及其实现
• 3.2.1 基于背景估计的背景抑制算法原理
• 3.2.2 形态学滤波技术
• 3.2.3 基于二级流水的形态学滤波的设计与实现
• 3.3 面目标预处理技术及其实现
• 3.3.1 面目标预处理设计
• 3.3.2 中值滤波技术
• 3.3.3 基于边缘检测的阈值分割算法
• 3.4 小结
• 第四章 多目标跟踪处理算法的研究与实现
• 4.1 前言
• 4.2 基于游程编码的连通区域标记算法
• 4.2.1 游程编码基本原理
• 4.2.2 基于游程编码的标记算法
• 4.2.3 一种改进的游程编码标记算法
• 4.3 基于全帧航迹关联的多目标跟踪技术
• 4.3.1 基于目标特征的航迹关联算法
• 4.3.2 多特征信息融合的全帧航迹关联算法
• 4.3.3 航迹关联的仿真及结果分析
• 4.4 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果