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基于DSP的IRFPA非均匀性自适应校正研究

作　者: 陈未峰
导　师: 李兵
学　校: 西华大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 红外焦平面阵列 非均匀性校正 时域高通滤波算法 数字信号处理
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 27次
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内容摘要


红外热成像技术在国民经济的各个领域如军事、商业及民用上都具有广阔的应用前景,尤其是在军事领域的应用。但是由于红外热成像系统存在的非均匀性,严重限制了成像系统的性能及应用。因此对红外焦平面阵列进行非均匀校正,获取高质量的红外图像,成为红外成像系统最为关键的图像处理技术之一。本文基于DSP处理平台,采用时域高通滤波算法对IRFPA非均匀性自适应校正进行研究。论文首先探讨并研究了目前的红外焦平面阵列非均匀性校正方法:基于参考源的非均匀性校正算法(定标法)和基于场景的非均匀性校正算法。而基于场景的非均匀性校正算法能够随着IRFPA非均匀性的变化自适应地对图像进行校正,因此成为校正算法的研究热点和方向。本文结合实际中要求突出目标的特定应用条件和工作模式,采用基于场景的时域高通滤波算法进行非均匀校正研究。首先根据人的视觉神经机制来构造时域高通滤波器,然后对传统算法进行深入分析研究,分析了时域高通滤波算法的幅频特性和性能,并通过进一步分析,若红外成像系统的非均匀性出现漂移时,可以依据调整算法中增加的参数θ来更好的调节时域高通滤波系统的截止频率,尽可能的校正红外焦平面阵列的非均匀性。在算法的硬件实现上,搭建了PC机作为主机,DES3200-A数字信号处理平台作为从机的主从式非均匀性校正仿真系统。在仿真过程中,PC机作为主控单元,除负责将事先采集好的视频图像数据通过DSP处理板上的HPI接口传输到目标板的存储器外,还负责系统的同步控制以及校正后的图像显示。DES3200-A目标平台一方面利用EDMA并行技术实现图像传输,另一方面由其核心运算单元TMS320C6713(高性能浮点DSP芯片)执行图像的校正运算。仿真系统利用DSP的高速运算能力和EDMA并行传输技术,整体上提高了运算速度。整个校正系统的协调工作和算法实现是基于TI的CCS 2.0集成开发环境来完成的。实验结果表明,时域高通滤波算法尽可能的校正了红外焦平面阵列表现为低频的非均匀性,达到了预期的校正目的,但积累的帧数需要设置。论文所做工作为实现基于场景的红外焦平面阵列校正算法的工程应用奠定了坚实基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-12
  1.3 研究目的和意义  12-13
  1.4 论文主要工作  13-14
2 红外成像系统和焦平面阵列非均匀性  14-19
  2.1 红外成像系统介绍  14-15
  2.2 红外焦平面阵列非均匀性定义  15-17
  2.3 红外焦平面的非均匀性成因分析  17-19
3 红外焦平面阵列非均匀性校正算法  19-28
  3.1 定标校正算法  19-22
    3.1.1 两点温度定标校正法  19-21
    3.1.2 多点温度定标校正法  21-22
  3.2 基于场景的非均匀校正算法  22-28
    3.2.1 基于场景统计的校正法  22-25
    3.2.2 基于运动估计的校正法  25
    3.2.3 基于空域处理的校正法  25-28
4 时域高通滤波算法的分析  28-34
  4.1 视觉处理机制构造高通滤波器  28-29
  4.2 时域高通滤波算法分析  29-32
    4.2.1 高通滤波器的幅频特性分析  30-31
    4.2.2 高通滤波器的性能分析  31-32
  4.3 时域高通滤波算法的进一步分析  32-34
5 非均匀性校正算法的DSP 实现  34-52
  5.1 DSP 图像处理平台的搭建  34-39
    5.1.1 系统硬件构成及工作原理  34-35
    5.1.2 核心芯片TMS320C6713 简介  35-37
    5.1.3 图像处理平台的软件开发工具  37-39
  5.2 EDMA 传输技术及应用  39-42
    5.2.1 TMS320C6713EDMA  39-41
    5.2.2 EDMA 数据通路的应用  41-42
  5.3 非均匀性校正系统软件设计实现  42-48
    5.3.1 系统的初始化设置  42-44
    5.3.2 系统的引导程序设计  44-45
    5.3.3 校正算法程序设计  45-48
  5.4 实验结果及分析  48-52
结论  52-53
参考文献  53-55
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  55-56
致谢  56-57

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 红外技术及仪器 > 红外探测、红外探测器
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