[发明专利]红外图像配准实现方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于红外图像配准的技术领域，特别是一种红外图像配准实现方法及其装置。 

背景技术

红外目标搜索跟踪系统中，由红外器件采集目标视频，针对目标视频进行图像处理，从而找到目标。图像配准技术是系统中重要的一环，作为后续算法的一个预处理。该系统处理图像有以下特点：图像间仅存在平移，没有旋转放大等复杂情况，对数据处理与数据传输的要求较高，并且需要处理大量的图像。 

相位相关法处理简单情况下的图像配准被用广泛应用，并且相位相关法也适用于FPGA实现，如文献一中所描述的，主要是利用图像频域整体结构信息进行匹配，不关注图像的细节，因而能得到粗略的配准精度。而基于特征点的图像配准方法，相比较于相位相关法，能得到高精度的配准效果，但是算法复杂度上升，运算时间较长。如Harris角点检测算法，它也可以在FPGA上实现，如文献二所述。Harris角点检测算法是利用目标的角点信息匹配，精度比相位法要高，但是要对整幅图像取角点，运算量较大，实时性难以满足。 

在红外目标搜索跟踪系统中，如果采用一般的处理器芯片处理复杂算法运算时间较长，难以满足系统的实时性要求。并且在数据传输上，传统技术的数据传输速率很少达到Gbps,数据的传输也会影响图像的实时处理。因此，高端的FPGA是有丰富资源的并行高速处理器件并且带有RocketIO接口。 

文献一（Almudena Lindoso , Luis Entrena .High performance FPGA-based image correlation. Journal of Real-Time Image Processing,2007,2(4):223-233.）和文献二（唐永鹤,胡谋法,张路,卢焕章. Harris算法硬件加速设计.电路与系统学报,2012,17(1):47-53.）中使用FPGA单一的利用两种算法分别实现图像配准，不能结合两种算法的优点，并且都没有采取高速传输数据的方法，从而得不到较好的匹配效果和实时效果，无法满足红外目标搜索跟踪系统的要求。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种将相位相关法与Harris角点检测法相结合，并且使用带有RocketIO模块的FPGA高速传输图像数据，使得能在红外搜素跟踪系统中，迅速并且精确地进行图像配准预处理，满足配准的精度和实时性的要求，能为后续算法留有足够时间余量的红外图像配准实现方法及其装置。 

实现本发明目的的技术解决方案为： 

一种红外图像配准实现装置，包括数据传输模块、相位相关位移计算模块、重叠区域计算模块、Harris角点检测模块和匹配模块；其中，数据传输模块与相位相关位移计算模块连接，数据传输模块和相位相关位移计算模块都与重叠区域计算模块连接，重叠区域计算模块与Harris角点检测模块连接，重叠区域计算模块和Harris角点检测模块都与匹配模块连接，匹配模块与数据传输模块连接。

一种红外图像配准实现方法，包括以下步骤： 

步骤一：数据传输模块将红外视频图像采集并接收；

步骤二：将接收到的图像数据以两帧为一个处理包作为相位相关位移计算模块的输入，通过相位相关位移计算模块求得两帧图像之间的位移量；

步骤三：将位移量作为重叠区域计算模块的输入，通过重叠区域计算，找到在该位移量下两帧图像的重叠区域；

步骤四：通过Harris角点检测模块对两帧图像的重叠区域进行Harris角点检测，找到重叠区域中的角点；

步骤五：将重叠区域中的角点信息作为匹配模块的输入，完成两帧图像的匹配；

步骤六：图像匹配之后，通过数据传输模块将匹配好的图像发送出来。

本发明与现有技术相比，其显著优点： 

（1）本发明通过结合相位相关法和Harris角点检测算法的优点，减少计算量，提高配准精度；（2）本发明提高了红外搜索跟踪系统中图像预处理阶段的图像配准的效果和实时性；（3）本发明减少了后续算法的复杂度并且为后续算法提供了较长的时间余量；（4）本发明该算法硬件实现，数据传输速率快，运算速度快，效率高。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。 

附图说明

图1本发明一种相位相关法与Harris角点检测法相结合的图像配准装置所用的FPGA处理系统。 

图2本发明一种相位相关法与Harris角点检测法相结合的图像配准装置。