[发明专利]一种红外小目标预警系统

说明书

技术领域

本发明属于目标检测技术领域，具体涉及目标搜索跟踪系统中的一种红外小目标预警系统。

背景技术

红外搜索系统被动地接受目标的红外辐射来探测、跟踪和识别目标。相比于雷达预警，红外搜索系统具有隐蔽性好、角分辨率高、抗电磁干扰能力强，以及体积小、重量轻、机动性强等优点，因此红外搜索系统正逐渐成为现代防御体系中的一个重要组成部分，受到各国军工部门的重视。但是,当目标距离较远时,目标在红外图像中表现为点目标，此时更容易受到复杂背景杂波和噪声的影响。因此,如何在复杂背景条件下对距离较远的红外小目标实现稳健的检测和跟踪成为一项具有实际意义和挑战的研究课题。

现如今，大部分红外小目标的检测方法都是在软件上实现的，并且算法较为复杂，不易于硬件实现，且不便于携带和实时测试。为了解决这些问题，刘洋、焦淑红等人提出了一种基于FPGA和DSP的红外运动弱小目标的检测与识别的快速算法(刘洋,焦淑红,刘云鹤.红外运动小目标快速检测算法的实现研究[J].弹箭与制导学报,2008,38(3):227-232)，该方法虽然能够实时的检测出目标，但其误检率较高，效果略差。

发明内容

本发明提出一种红外小目标预警系统，能够快速准确地检测出目标，易于在硬件中实现，同时能够满足目标检测实时性要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种红外小目标预警系统，包括红外图像输入模块、中值滤波模块、模板匹配滤波模块、目标检测模块、数据控制模块、串口接收模块以及串口发送模块；目标检测模块中包括两个先入先出缓存器；红外图像输入模块、中值滤波模块、模板匹配滤波模块、目标检测模块、数据控制模块、串口接收模块以及串口发送模块均设置在FPGA上；红外图像输入模块、中值滤波模块、模板匹配滤波模块、目标检测模块、数据控制模块相连和串口发送模块之间依次连接；串口接收模块与数据控制模块连接。

红外图像输入模块利用接口将面阵探测器拍摄到的红外模拟图像数据输入到FPGA中，并将红外模拟图像数据转换为红外数字图像数据；中值滤波模块对红外数字图像数据进行降噪处理；模板匹配滤波模块对降噪后的红外数字图像数据进行滤波；目标检测模块检测出目标来并将数据包的包头、当前帧红外图像的帧号以及目标的坐标信息存储在其中一个先入先出缓存器fifo_a中，将当前帧红外图像中的目标数量信息存储在另外一个先入先出缓存器fifo_b中；串口接收模块通过串口接收来自转台的码盘信息，并将码盘信息存储到fifo_b中；数据控制模块将存储在目标检测模块两个先入先出缓存器中的数据信息按照数据包包头、红外图像的帧号、码盘信息、当前帧红外图像中目标的数量信息、目标的坐标信息的顺序依此输出；串口发送模块将数据包包头、红外图像的帧号、码盘信息、当前帧图像中目标的数量以及目标的坐标通过串口输出到电脑中。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明利用分组的方法优化了一种快速的中值滤波方法，能够快速的完成中值滤波；(2)本发明在模板匹配滤波过程中能够增加目标与背景之间的对比度，易于后续算法将目标检测出来；(3)本发明为硬件实现，设备易于携带，且可实时检测。

附图说明

图1是本发明系统框图。

图2是本发明模板匹配滤波模块5×3窗口建立示意图。

具体实施方式

系统构架：

本发明系统框架如图1所示，包括红外图像输入模块、中值滤波模块、模板匹配滤波模块、目标检测模块、数据控制模块、串口接收模块以及串口发送模块；其中，模板匹配滤波模块中包括四个先入先出缓存器fifo1、fifo2、fifo3和fifo4，目标检测模块中包括两个先入先出缓存器fifo_a和fifo_b。

红外图像输入模块、中值滤波模块、模板匹配滤波模块、目标检测模块、数据控制模块、串口接收模块以及串口发送模块均设置在FPGA上。

红外图像输入模块、中值滤波模块、模板匹配滤波模块、目标检测模块、数据控制模块相连和串口发送模块之间依次连接；同时，串口接收模块与数据控制模块连接。

红外图像输入模块的作用在于利用接口(例如Cameralink接口)将红外搜索系统中面阵探测器拍摄到的红外模拟图像数据输入到FPGA中，并将红外模拟图像数据转换为红外数字图像数据；

中值滤波模块的作用在于使用中值滤波方法对红外数字图像数据进行降噪处理；