红外弱小目标图像预处理算法设计与实现

论文摘要

红外成像制导技术制导灵敏度高、抗干扰能力强,具有全天候、全方向攻击能力,是现代精确制导武器发展的热点。红外图像弱小目标的检测是军用武器系统中的关键技术之一,是提高武器系统性能的关键。针对红外成像制导系统,本文深入研究和探讨了几种常用的红外弱小目标图像背景抑制和目标检测算法,并从其中选择了一系列易于硬件实现的算法,并且将其在红外图像处理的硬件平台上实现。本文针对红外弱小目标的特点,首先研究了时空域融合的背景抑制算法,改进了中值减法滤波算法,研究了小结构元素腐蚀算法,并且将遗传算法应用到弱小目标图像的分割算法中,最后着重叙述了红外图像预处理系统的整体设计方案和硬件实现。实验结果证明,本文的方法克服了现有的红外小目标检测算法复杂、运算量大的不足,具有计算量小,运算速度快,实用性强的特点,并且已经在硬件上得以实现,硬件系统运行稳定,算法能够实时检测,满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 红外弱小目标检测特点
• 1.2.1 红外弱小目标的特点
• 1.2.2 红外弱小目标检测的难点
• 1.3 红外弱小目标检测的研究概况
• 1.3.1 先检测后跟踪的检测算法
• 1.3.2 先跟踪后检测的检测算法
• 1.4 论文的主要工作及结构
• 第2章 图像背景抑制算法研究
• 2.1 常用图像背景抑制算法
• 2.1.1 高通滤波器原理
• 2.1.2 形态学滤波原理
• 2.1.3 时空域融合滤波原理
• 2.2 图像背景抑制算法性能分析
• 2.3 中值滤波的快速算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 红外弱小目标检测算法研究
• 3.1 对比度的增强
• 3.2 红外弱小目标检测的常用算法
• 3.2.1 最大熵阈值分割算法
• 3.2.2 自适应阈值分割算法
• 3.2.3 最大类间方差算法
• 3.2.4 遗传算法优化
• 3.3 弱小目标检测算法仿真结果及比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 红外弱小目标预处理算法的硬件实现
• 4.1 芯片介绍
• 4.1.1 FPGA芯片介绍
• 4.1.2 DSP芯片介绍
• 4.2 系统硬件框图
• 4.3 FPGA的算法设计
• 4.3.1 中值滤波模块的FPGA设计
• 4.3.2 中值减法滤波模块的FPGA设计
• 4.3.3 对比度增强模块的FPGA设计
• 4.3.4 小结构元素腐蚀模块的FPGA设计
• 4.3.5 分割模块的FPGA设计
• 4.4 DSP模块设计
• 4.4.1 自适应阈值分割算法程序设计
• 4.4.2 FPGA写完双口RAM中断子程序设计
• 4.4.3 多通道缓冲串口（McBSP）的通信设计
• 4.4.4 外部存储器接口（EMIF）的设计
• 4.5 系统调试过程中的问题及分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章和取得的科研成果
• 致谢