[发明专利]一种面向卫星在轨应用的目标探测实时处理系统及方法

权利要求书

1.一种面向卫星在轨应用的目标探测实时处理系统，其特征在于，包括FPGA模块、DSP图像处理模块和ARM模块，所述DSP图像处理模块、ARM模块均与FPGA模块连接，FPGA模块和ARM模块均与外部星载计算机连接，FPGA模块还与外部相机、发射机连接，其中：

FPGA模块，用于对外部相机接口、发射机接口和星载计算机接口进行接口控制；接收相机视频图像进行数据压缩和数据存储，并将视频图像发送给DSP图像处理模块；接收ARM模块发送的遥控指令；接收DSP图像处理模块发送的目标位置信息和ARM模块发送的遥测信息，并传给发射机；

DSP图像处理模块，用于接收FPGA模块发送的视频图像后进行处理，以检测出视频图像中的目标位置信息，并将处理得到的目标位置信息传给FPGA模块；

ARM模块，用于通过CAN总线与星载计算机进行信息交互；将星载计算机发送的遥控指令发送给FPGA模块；同时采集系统内部的供电以及系统的工作状态，作为遥测信息发送给FPGA模块。

2.根据权利要求1所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理系统，其特征在于，所述FPGA模块包括接口控制模块、数据收发模块、信息存储模块、视频图像压缩模块、视频图像处理模块，其中：

所述接口控制模块，用于对外部相机接口、发射机接口和星载计算机接口进行接口控制；

所述数据收发模块，用于接收相机发送的视频图像、DSP图像处理模块发送的目标位置信息以及ARM模块发送的遥控指令和遥测信息，将视频图像发送给视频图像处理模块和视频图像压缩模块，将目标位置信息和遥测信息发送给发射机；

所述视频图像压缩模块，用于进行视频图像压缩，并将压缩的视频图像，发送给信息存储模块；

所述信息存储模块，用于对压缩的视频图像进行信息存储；

所述视频图像处理模块，用于对视频图像进行预处理，并将预处理后的视频图像发送给DSP图像处理模块。

3.根据权利要求2所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理系统，其特征在于，所述ARM模块包括控制管理模块、系统状态采集模块，其中：

所述控制管理模块，用于控制CAN总线与星载计算机进行信息交互；将星载计算机发送的遥控指令发送给FPGA模块；控制块信息存储芯片的读写；完成存储信息的文件管理；

所述系统状态采集模块，用于采集系统内部的供电以及系统的工作状态，作为遥测信息发送给FPGA模块。

4.根据权利要求3所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理系统，其特征在于，所述DSP图像处理模块的处理器采用TI公司的DSP芯片TMS320C6678。

5.一种使用如权利要求1至4任一项所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理系统的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S100：FPGA模块读取相机的原始视频图像，进行预处理后，发送给DSP图像处理模块；

步骤S200：DSP图像处理模块对图像进行中值滤波，以去除噪声；

步骤S300：DSP图像处理模块对图像进行增强，以增加图像的对比度；

步骤S400：DSP图像处理模块对图像进行阈值分割，把像素点的像素值和阈值相比较，根据比较的结果把该像素划分成两类——前景和背景；

步骤S500：DSP图像处理模块对阈值分割后的图像进行连通域标记；

步骤S600：DSP图像处理模块求解连通域的质心；

步骤S700：计算得到目标的位置信息。

6.根据权利要求5所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理方法，其特征在于，所述步骤S400的阈值分割采用最大类间方差法。

7.根据权利要求6所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理方法，其特征在于，所述步骤S700具体为：对目标角度进行测量，计算出目标在探测坐标系中的方位角和仰角。

8.根据权利要求7所述的面向卫星在轨应用的目标探测实时处理方法，其特征在于，所述步骤S700具体为：

步骤S701：计算目标在图像中的角度信息，目标在图像中的方位角Azi和仰角Ele为：

Azi＝atan(Y/X)

其中，X、Y为目标质心像素坐标，IFOV为相机瞬时视场角；

步骤S702：结合卫星平台提供的相机转角，即可求出目标在探测坐标系下的方位角和仰角。