[发明专利]一种机载红外小目标检测识别实时处理系统和方法

说明书

本发明提供了一种机载红外小目标检测识别实时处理系统及方法，属于红外目标识别技术领域。系统包括主处理器DSP、协处理器FPGA、Rapid IO交换机、PCIE交换机、图像旋转芯片ASIC、多级滤波芯片ASIC、连通区域标记芯片、ASIC非均匀校正芯片SoC；主处理器DSP的一端通过PCIE交换机连接机载成像器和上位机，另一端通过Rapid IO交换机连接协处理器FPGA，协处理器FPGA分别连接图像旋转芯片ASIC、多级滤波芯片ASIC、连通区域标记芯片ASIC、非均匀校正芯片SoC。本发明提高了数据吞吐量和处理能力，并具有较低的功耗和体积，适合机载条件红外小目标的识别。

技术领域

本发明属于红外目标技术领域，具体涉及一种机载红外小目标检测识别实时处理系统和方法。

背景技术

随着现代航天、航空事业的蓬勃发展，机载条件下的实时目标检测识别技术一直是重要研究方向。由于飞行器飞行速度快、机载环境有限等约束，处理器需具备处理速度快、体积小和功耗低等特点，因此研究机载目标检测识别实时处理系统和方法具有重要意义。

传统红外探测器一般采用红外焦平面和多个元器件构成，红外图像在成像过程中不可避免会产生非均匀性，影响后续目标检测识别。同时，在飞行器高速飞行过程中，光学窗口与气流之间的相互作用形成复杂的流场，气流在光学窗口表面附近产生边界层，边界层内具有很大速度梯度的各层产生强烈的摩擦，从而使光学窗口处于严重的气动热环境下，产生热辐射噪声；光学头罩与气流形成的复杂流场，也会对成像探测器产生传输畸变，引起被观测图像的偏移、抖动和模糊，严重降低了图像质量。

由于在机载条件下目标距离较远，经红外成像后目标所占像素少、特征少，容易淹没在环境背景杂波中，因此对机载条件下的红外小目标(25像素以内)检测识别具有较大难度。目标检测识别包括图像预处理、背景干扰抑制、特征提取和检测识别等步骤，这些处理步骤计算量大，耗时长，目前业界普遍采用通用型处理器(DSP、GPU、FPGA等)，这些处理器虽然具有较好的处理速度，但体积和功耗大，面对目标检测识别的大量运算量，也难以适应机载条件下实时检测识别。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或不足，本发明提出了一种机载红外小目标检测识别实时处理系统和方法，有效解决了机载条件下，要求实时处理系统体积小、功耗低和处理能力强的问题。

一种机载红外小目标检测识别实时处理系统，包括主处理器DSP、协处理器FPGA、Rapid IO交换机、PCIE交换机、图像旋转芯片ASIC、多级滤波芯片ASIC、连通区域标记芯片、ASIC非均匀校正芯片SoC；

主处理器DSP的一端通过PCIE交换机连接机载成像器和上位机，另一端通过RapidIO交换机连接协处理器FPGA，协处理器FPGA分别连接图像旋转芯片ASIC、多级滤波芯片ASIC、连通区域标记芯片ASIC、非均匀校正芯片SoC；

主处理器DSP用于通过PCIE交换机从机载成像器和上位机接收机载红外图像数据和机载飞行参数信息，对机载飞行参数信息解析得到飞行器姿态信息，将机载红外图像数据和飞行器姿态信息传送给协处理器FPGA；

协处理器FPGA用于调用非均匀校正芯片SoC进行非均匀性校正，再根据飞行器姿态信息调用旋转ASIC芯片对校正后的红外图像进行旋转，旋转后的红外图像回传给主处理器DSP；

主处理器DSP用于对校正和旋转后的红外图像进行全图气动热辐射效应校正得到待处理图像，将待处理图像传送给协处理器FPGA；

协处理器FPGA用于调用多级滤波芯片ASIC对待处理图像进行多级滤波，再对滤波图像进行分割，最后调用连通区域标记芯片ASIC完成连通域标记，将连通域标记后的图像回传给主处理器DSP；

主处理器DSP用于在连通域标记后的图像中检测识别目标。

进一步地，所述主处理器DSP按照如下方式进行全图气动热辐射效应校正：