[发明专利]一种全景红外视觉地面震动监测方法

说明书

本发明的一种全景红外视觉地面震动监测方法，由伺服部分和图像处理部分组成，伺服部分完成两台垂直放置的非制冷氧化钒型红外相机的水平转动控制，并把两台相机的视频图像编码组帧之后通过光纤接口输出。图像处理部分通过光口接收视频数据，并按传输协议进行解码解帧，得到图像A和图像B，两帧图像同时进行前后帧的列融合，用于图像降噪和平滑拼接痕迹，处理完成的图像通过DDR2SDRAM仲裁和控制器模块存入片外DDR2SDRAM。控制信号由图像处理部分产生，并对双目红外相机和伺服部分进行控制。本发明实现了对水平360°视场内的整个区域进行24小时不间断扫描和监测，大幅提升监测性能和效率。

技术领域

本发明涉及数字图像处理(Digital Image Processing)技术领域，具体涉及一种全景红外视觉地面震动监测方法。

背景技术

数字图像处理(Digital Image Processing)是通过数字化手段对离散采样的图像进行去噪、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。进行数字图像处理所需要的设备包括摄像机、数字图像采集器(包括同步控制器、模数转换器及帧存储器)、图像处理计算机和图像显示终端。主要的处理任务，通过图像处理软件来完成。为了对图像进行实时处理，需要非常高的计算速度，通用计算机无法满足，需要专用的图像处理器件，比如GPU、FPGA、以及各种专用ASIC等。

非制冷氧化钒型红外图像传感器具有无需制冷装置，能够在室温状态下工作，具有启动快、功耗低、体积小、重量轻、寿命长、成本低等诸多优点。相比可见光传感器，非制冷氧化钒型红外图像传感器可以全天时24小时工作。即使在夜晚，成像质量也清晰稳定，基本不受日光影响，这为需要进行全天时观测的场合创造了条件。红外相机是以非制冷氧化钒型红外图像传感器为核心，配套镜头、信号处理电路、电源电路、接口电路等组成的整机部件，可以输出模拟图像信号或者数字图像信号。

FPGA(Field Programmable Gate Array)是一种可编程数字器件，它的基本结构包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，使其在数字图像处理、软件无线电、数据中心、人工智能加速等领域有着广泛的应用。尤其是图像处理领域，由于其对图像处理算法的实现是基于硬件的，所以相比CPU的软件实现，其在实时性上提高1～2个数量级，而相比GPU，其功耗降低三分之二以上。

发明内容

本发明提出的一种全景红外视觉地面震动监测方法，可至少解决上述背景中技术问题之一。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种全景红外视觉地面震动监测方法，由伺服部分和图像处理部分组成，这两部分共用相同的电路形式和结构，通过运行不同的程序区别功能。伺服部分完成两台垂直放置的640×512尺寸的非制冷氧化钒型红外相机(分别简称“红外相机A”和“红外相机B”)的水平转动控制，并把两台相机的视频图像编码组帧之后通过光纤接口输出。图像处理部分通过光口接收视频数据，并按传输协议进行解码解帧，得到图像A和图像B，两帧图像同时进行前后帧的列融合，用于图像降噪和平滑拼接痕迹，处理完成的图像通过DDR2 SDRAM仲裁和控制器模块存入片外DDR2 SDRAM。于此同时，取出图像A进行图像前后帧的匹配，匹配结果用于控制伺服部分和震动监测。该部分同时也将存入DDR2 SDRAM的图像数据同步取出，进行行融合和分划叠加后，输出给千兆网控制器，最终以UDP协议通过千兆网输出，用于后端显示或进一步处理分析。

本发明提出的全景红外视觉地面震动监测方法其实施步骤如下：

步骤一：在伺服部分的结构件上，垂直固定两台640×512分辨率的非制冷氧化钒型红外相机，两台相机的合成垂直视场不小于20°，伺服部分放置于监测场景中心位置的平台上，调节摇臂俯仰角，使监测范围处于输出视频图像内。将伺服部分与图像处理部分通过光纤和电缆连接；