[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

说明书

技术领域

本发明属于红外目标检测与跟踪技术领域，特别是一种高速红外目标检测与跟踪图像处理装置及其处理方法。 

背景技术

红外地面运动目标的检测与跟踪技术在人脸识别、人工智能、自动控制、军事等领域有广泛的应用，是近年来研究的热点和难点。红外地面运动目标的可用信息少，信噪比低，处理算法复杂，这就要求红外视频图像处理系统能同时处理大量的数据，又拥有很高的数据传输处理速度，并且系统的体积、功耗和稳定性也都有严格的要求。完整的红外图像处理系统要包括图像采集模块，实时显示控制模块，和图像数据的分析处理模块。 

目前，对于DSP+FPGA图像处理系统装置的研究已经有了一定的成果，中国专利申请201210258161.1提出使用DSP+FPGA图像处理系统装置，就能实现图像数据的采集、处理和显示为一体的系统。现在的研究方向是如何扩充系统硬件资源和优化软件算法，达到能以更快的速度、更精确的运算算法，来处理更多的图像数据，并保证系统的实时性。而现有的高速DSP+FPGA系统结构中，DSP处理模块多以EDMA方式从FPGA处理模块的高速缓存FIFO中读取数据，需要FPGA处理模块在内部配置一块大小适当的存储空间。FPGA处理模块作为一个存储器，通过DSP处理模块的外部存储器接口，即EMIF接口，与DSP处理模块相连，这样不仅消耗了FPGA与DSP的内部存储，对于处理大量红外视频图像的复杂算法时在存储容量和传输速率上存在局限性，不能满足实时性的要求。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种占用内部存储少，传输速率高，并且能够满足实时性要求的高速红外目标检测与跟踪图像处理装置及其处理方法。 

实现本发明目的的技术解决方案为： 

一种高速红外目标检测与跟踪图像处理装置，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。

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，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。

本发明与现有技术相比，其显著优点： 

（1）本发明当FPGA处理模块想要向DSP处理模块中写数据时，无需CPU产生中断，或使用EDMA功能，具有高性能、低引脚数的优点，减少FPGA与DSP的内部存储的占用，在嵌入式系统中占有明显优势。

（2）本发明在方法上优化算法提高系统处理图像的精度和效率，同时保证系统的实时性和稳定性。 

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。 

附图说明

图1是本发明装置的硬件结构示意图。 

图2是本发明方法的时序逻辑框图。 

具体实施方式