[发明专利]一种基于FPGA的目标聚类实现方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于空间微波遥感技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的目标聚类实现方法及装置。

背景技术

在我国海上安全利益迅速增长情况下，微波遥感卫星能够对地球大范围区域进行观测，能准确感知并获取海洋信息，及时提供决策支持，有助于快速解决海洋突发事件。合成孔径雷达能够对海上舰船目标进行在轨成像与检测，能快速获得舰船目标的位置、类型等信息，可满足用户对海洋目标监视的应用需求。

雷达回波信号在经过成像处理得到SAR图像后，需要经过目标检测、聚类才能获得准确的目标位置、类型信息。目前，大多数的针对SAR图像的目标聚类方法都处在理论研究阶段。由于聚类算法要针对大批量成像数据进行循环操作，运算量大、算法灵活，所以工程上大多使用DSP实现；少数使用FPGA实现聚类算法的方案耗费的逻辑存储资源多，实时性差。综上，目前还没有一种基于FPGA的针对SAR实时成像及目标检测的聚类方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于FPGA的目标聚类实现方法及装置，不但可以准确对目标实现点迹凝聚，还可以减少硬件开销、降低FPGA功耗，提高实时性，确保其在SAR实时成像场合的应用。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种基于FPGA的目标聚类实现方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：SAR图像经过检测得到超过检测门限点的行列位置向量，其中，向量包括若干个待聚类的元素；

步骤2：在FPGA中建立三个先入先出队列分别为FIFO1、FIFO2、FIFO3，将所有待聚类的元素放入FIFO1中，然后进入步骤3；

步骤3：将步骤2中FIFO1的所有待聚类的元素依次读出，将第一个元素的坐标与所有元素坐标相比较进行聚类，能够聚成同一个目标的元素放入FIFO2，否则将元素放入FPGA的FIFO3，然后进入步骤4；

步骤4：判断FIFO3是否为空，若为空则表示FIFO2中的所有元素都聚为一类目标；若FIFO3非空且FIFO2中元素个数为1，则FIFO2中的一个元素聚类成为一点，将步骤3中的FIFO3的数据写入FIFO1中，从步骤3开始进行新一个目标的聚类；若FIFO3非空且FIFO2中元素个数不为1，进行步骤5；

步骤5：FIFO2中元素的个数为N，读出FIFO2的一个元素与FIFO3所有元素相比较，能够聚成同一个目标的元素放入FIFO2，否则将元素放入FIFO3；判断FIFO3是否为空，若为空则FIFO2中的元素聚类为一个目标，聚类结束，否则进入步骤6；

步骤6：重复步骤5N-1次，FIFO2中的元素聚类成一个目标，然后进入步骤7；

步骤7：判断FIFO3中是否只剩一个元素，若FIFO3中只有一个元素，则FIFO3中的一个元素为一个目标，聚类结束；否则，将FIFO3的元素读出写入FIFO1中，从步骤3开始进行新一个目标的聚类。

上述基于FPGA的目标聚类实现方法中，在步骤1中，向量中的每一元素表示SAR图像中一个检测到的像素点的行列位置。

上述基于FPGA的目标聚类实现方法中，在步骤1之前还包括：预设SAR图像大小为A行B列，则行列位置向量中最多有A*B个元素。

上述基于FPGA的目标聚类实现方法中，在步骤1之前还包括：预设聚类窗的列大小R1，聚类窗的行大小R2。

上述基于FPGA的目标聚类实现方法中，聚类的判别标准为：

若某一元素的坐标值为(m1,n1),m1为列坐标，n1为行坐标；另一元素的坐标值为(m2,n2),m2为列坐标，n2为行坐标；则将这两个元素聚类成为同一个目标的判据为：

abs(m2-m1)≤R1和abs(n2-n1)≤R2。

上述基于FPGA的目标聚类实现方法中，在步骤3中，FIFO1、FIFO2和FIFO3三个队列的深度为A*B。