小型化图像跟踪器及其算法研究

论文摘要

在现代高科技武器装备日新月异的今天,精确制导武器具有重要的作用,电视图像制导由于其自身的特点和优势,已经成为各军事强国争相研制的重点和热点。早期研制的制导武器体积大而笨重,目前精确制导武器向小型化方向发展。本课题正是上述背景下开展相关研究的。将Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EP1C12F324I7与ADI公司的Blackfin系列DSP芯片BF532相结合,构建的FPGA+DSP硬件平台让系统同时拥有丰富的可编程逻辑资源和I/O接口、强大的数据运算处理能力,为减小系统的体积和重量提供了可能。本论文探讨了实现小型化图像跟踪器的技术途径,对小型化技术进行了研究分析,根据技术途径确定出技术方案,并对方案进行了可行性及难点分析。充分考虑小型化图像跟踪器的两个基本要素——体积和重量,并综合功耗、处理能力、通用性、适应性、灵活性等因素,完成了小型化图像跟踪器的设计,包括器件选型、电路设计以及软件设计。完成了小型化图像跟踪器的调试和指标检测工作,对提出的小型化图像跟踪器技术方案进行了实验验证。实验结果表明,采用的系统方案充分发挥了各器件的长处,设计更为灵活。最后,该系统对于孤立目标能有效地识别,而且实现了系统的小型化和降低了系统功耗。该小型化图像跟踪器的体积为Φ60mm×30mm,重量不大于800g,已能满足在某些轻型制导弹药或小型化无人机上应用的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 图像制导概述
• 1.2 图像跟踪器研究动态及其发展趋势
• 1.3 研究应用的主要技术
• 1.3.1 FPGA 技术
• 1.3.2 DSP 技术
• 1.3.3 数字图像处理
• 1.4 课题来源与研究任务
• 1.5 论文安排
• 第二章 小型化图像跟踪器结构及其功能
• 2.1 小型化图像跟踪器的可行性及其难点分析
• 2.2 小型化图像跟踪器结构方案选择
• 2.3 小型化图像跟踪器的原理结构及其功能
• 2.4 小型化图像跟踪器的硬件技术方案
• 2.4.1 小型化图像跟踪器的器件选型
• 2.4.2 多层高密度高速PCB 板的设计注意事项
• 2.5 本章 小节
• 第三章 小型化图像跟踪器FPGA 及DSP 模块设计
• 2C 模块设计'>3.1 I²C 模块设计
• 2C 总线通信协议'>3.1.1 I²C 总线通信协议
• 2C 模块设计方案'>3.1.2 I²C 模块设计方案
• 2C 模块仿真结果'>3.1.3 I²C 模块仿真结果
• 3.2 中值滤波模块设计
• 3.2.1 中值滤波原理
• 3.2.2 中值滤波快速算法
• 3.2.3 模块设计方案
• 3.3 通用异步接收和发射机的设计
• 3.3.1 串行通信接口简介
• 3.3.2 RS-232C 标准通信协议
• 3.3.3 UART 的FPGA 实现
• 3.4 DSP 模块设计
• 3.4.1 模块主要完成功能
• 3.4.2 PPI 口接口程序软件设计
• 3.4.3 二维DMA 控制程序设计
• 3.5 本章 小节
• 第四章 小型化图像跟踪器跟踪算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于阈值分割的对比度跟踪算法
• 4.2.1 目标大小的计算
• 4.2.2 基于熵的阈值分割算法
• 4.2.3 孤立点的去除
• 4.2.4 目标点的选取
• 4.3 实验结果
• 4.4 本章 小节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献