[发明专利]高速红外目标检测与跟踪图像处理装置及其处理方法

权利要求书

1.一种高速红外目标检测与跟踪图像处理装置，其特征在于：包括FPGA处理模块、DSP处理模块、ARM处理模块；其中FPGA处理模块通过RocketIO接口与DSP处理模块包括的两个DSP处理子模块的RapidIO接口连接，同时FPGA处理模块与DSP处理模块包括的两个DSP处理子模块的McBSPs接口相连，FPGA处理模块通过SDRAMs芯片与ARM处理模块连接，通过SRAMs芯片与热像仪连接，同时还连接有SRAMs芯片和Flash芯片，FPGA处理模块连接ARM处理模块的UARTs接口，FPGA处理模块通过I²C接口与陀螺仪和加速计连接，DSP处理模块包括的两个DSP处理子模块都连接有DDR2芯片和Flash芯片。

2.根据权利要求1所述的高速红外目标检测与跟踪图像处理装置，其特征在于：所述的每个DSP处理子模块包括DSP的BOOT模块、DSP时钟模块、DDR2存储模块、RapidIO接口模块、JTAG选择模块、McBSPs缓冲接口模块、Flash及I²C存储模块、千兆网卡模块以及电源模块，RapidIO接口模块连接SMAs接口外接，再通过外接光纤连接FPGA处理模块的SMAs接口来连接其RocketIO接口。

3.一种利用权利要求1所述的高速红外目标检测与跟踪图像处理装置的红外图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：ARM处理模块先在远程或本地控制模式下设置图像预处理方式和运算算法初始化参数，发给FPGA处理模块系统开始工作信号，FPGA处理模块控制图像处理系统复位；

步骤二：FPGA处理模块接收来自ARM处理模块设置的图像预处理方式信号和运算算法初始化参数信号，同时接收热像仪传来的原始图像数据信号，根据选择的图像预处理方式对原始图像数据执行图像预处理操作； 

步骤三：DSP处理模块接收来自FPGA处理模块的图像预处理操作完成信号，FPGA处理模块将执行图像预处理后的图像数据信号和运算算法初始化参数信号发送给DSP处理模块，DSP处理模块包括两个DSP处理子模块，分别执行目标检测算法和航迹跟踪算法操作；

步骤四：ARM处理模块接收来自FPGA处理模块的图像预处理操作完成信号和角速度、加速度、位移量等图像预处理结果数据信号并显示；

步骤五：DSP处理模块将目标检测算法和航迹跟踪算法操作完成信号发给FPGA处理模块，再将目标检测算法和航迹跟踪算法处理后的图像数据信号发给FPGA处理模块，FPGA处理模块将目标检测算法和航迹跟踪算法操作完成信号和目标检测算法和航迹跟踪算法处理后的图像数据信号发给ARM处理模块并显示。

4.根据权利要求3所述的高速红外目标检测与跟踪图像处理装置的红外图像处理方法，其特征在于，所述的步骤二中，FPGA处理模块接收来自ARM处理模块一个UART接口传来的设置的图像预处理方式信号和运算算法初始化参数信号，同时接收热像仪通过SRAMs芯片以帧为单位乒乓存储的方式传来的原始图像数据信号；热像仪提供差分图像数据线，以高速低功耗LVDS信号进行传输，通过通道链路芯片组转换为慢速TTL信号输出，每帧数据中包括灰度图像信号，行同步、场同步信号和像素时钟信号；当FPGA处理模块读取一帧图像后，根据选择的图像预处理方式对原始图像数据执行图像预处理操作；图像预处理逻辑为，首先对图像数据进行盲元补偿、非均匀性校正等操作，再采用最大中值滤波的方法等进行背景抑制和噪声消除；然后FPGA处理模块执行相位相关配准算法，对相邻两帧图像进行二维FFT运算得到互功率谱，逆变换得到两帧图像的位移量，完成图像匹配算法。