[实用新型]基于FPGA的全偏振成像处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像采集技术领域，具体涉及一种应用于水下环境中全偏振信息采集处理系统。

背景技术

在水下环境中由于水体对光的吸收和散射作用较大，光能量在水中衰减迅速，使水下成像呈现雾化效果，对比度较差。偏振成像系统采集目标与背景的偏振信息，由于背景较为杂乱，造成背景反射光的偏振度均较低，而目标反射光的偏振度却比背景反射光的偏振度大很多，因此利用目标与背景反射光的偏振信息差别可以较好的区分目标与背景，因此，基于偏振成像设备对水下偏振信息采集将在未来的水下探测中具有广泛应用前景。

根据国外最新研究成果，圆偏振光被水粒子散射后，圆偏振状态就会发生改变，而圆偏振光经过目标反射后圆偏振态改变较小，因此与陆地上偏振信息采集系统绝大多数是针对线偏振不同，在水下实现对偏振信息采集时增加对光的圆偏振分量采集更有利于提取目标信息和对目标进行探测。基于以上描述，一种水下全偏振信息采集处理装置应运而生。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供基于FPGA的全偏振成像处理系统，通过设计线偏振和圆偏振信息的集成采集装置和计算方法可以获取水下物体的全偏振信息。

技术方案：一种基于FPGA的全偏振成像处理系统，全偏振信息采集部分是由一个圆偏振相机和三个线偏振相机组成。全偏振信息控制与处理部分是本装置的核心，主要基于FPGA设计，包括电源、SRAM1（第一静态随机存储器）、SRAM2（第二静态随机存储器）、FLASH配置芯片、FPGA芯片、一个D/A数模转换器、串行接口和LED。所述一个圆偏振相机和三个线偏振相机的输出端通过I²C总线与FPGA芯片连接；所述FPGA芯片的输出端分别连接LED和D/A数模转换器；所述D/A数模转换器通过串行接口和电缆线连接上位机；所述FPGA芯片还分别连接SRAM1、SRAM2和FLASH配置芯片；所述电源用于给全偏振信息控制与处理部分供电。

四个相机在I²C总线和触发脉冲的控制下同步采集目标图像，完成全偏振信息采集。FPGA读取SRAM1中四幅偏振图像数据进行偏振图像的参数解算，通过圆偏振相机和三个线偏振相机采集的图像可以解算出目标的总光强、线偏振分量和圆偏振分量，从而完成偏振参数计算。LED用于标示SRAM2存储和输出状态。系统通过VGA输出控制模块将SRAM2中数据输出到D/A数模转换器，而后通过串行接口和电缆线连接到上位机上显示图像。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型所提供的基于FPGA的全偏振成像处理系统，采用线偏振和圆偏振集成的四偏振相机，同步采集目标的全偏振信息，依靠FPGA实现对系统各部分的配置，并依次实现偏振图像采集控制、偏振参数图像存储和偏振参数图像的输出功能。系统采集的水下目标全偏振信息较普通的光强信息和线偏振信息更有利于水下目标的识别检测。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统结构图；

图2为本实用新型的FPGA芯片内部功能结构图；

图3为本实用新型实施例的FPGA芯片外围连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1所示，基于FPGA的全偏振成像处理系统，主要包括全偏振信息采集部分和全偏振信息控制与处理部分。全偏振信息采集部分包括一个圆偏振相机、三个线偏振相机。全偏振信息控制与处理部分包括电源、SRAM1、SRAM2、FLASH配置芯片、FPGA芯片、LED、一个D/A数模转换器和串行接口。

一个圆偏振相机和三个线偏振相机的输出端通过I²C总线与FPGA芯片连接；FPGA芯片的输出端分别连接LED和D/A数模转换器；D/A数模转换器通过串行接口和电缆线连接上位机；FPGA芯片还分别连接SRAM1、SRAM2和FLASH配置芯片；电源用于给全偏振信息控制与处理部分供电。

四个相机在I²C总线和触发脉冲的控制下同步采集目标图像，完成全偏振信息采集。FPGA读取SRAM1中四幅偏振图像数据进行偏振图像的参数解算，通过圆偏振相机和三个线偏振相机采集的图像可以解算出目标的总光强、线偏振分量和圆偏振分量，从而完成偏振参数计算。LED用于标示SRAM2存储和输出状态。系统通过VGA输出控制模块将SRAM2中数据输出到D/A数模转换器，而后通过串行接口和电缆线连接到上位机上显示图像。