高速圖像采集處理系統(tǒng)中若干關鍵技術的研究.pdf

1、高速圖像采集處理系統(tǒng)是指采樣率和數據實時處理速率在100MSPS以上的圖像采集處理系統(tǒng)，由于其高幀頻、高分辨率的采集特點，可以實現(xiàn)對高速運動目標的實時采集、跟蹤和傳輸，因此，目前已被越來越廣泛的應用于國防、科研及工業(yè)生產等領域。然而，隨著應用要求的不斷提高以及成像技術的飛速發(fā)展，使得采集的數據量增多，所用的傳輸帶寬提升，所需的存儲空間加大，這就對高速圖像采集處理系統(tǒng)的實時處理和傳輸能力提出了更高的要求。而對于高速圖像采集處理系統(tǒng)內部實時

2、圖像壓縮方法的研究和系統(tǒng)結構的改進就成為解決這一問題的有效手段。因此，本文以實時圖像壓縮方法和系統(tǒng)結構設計這兩個問題為中心，對高速圖像采集處理系統(tǒng)中涉及的若干關鍵問題展開全面深入的研究。
　　在查閱大量國內外有關文獻的基礎上，本文概述了國內外實時圖像處理算法的研究概況，包括面向自動目標識別（Auto Target Recognition Directed，ATR-Directed）的圖像壓縮方法及其相關的目標感興趣區(qū)域（Regio

3、n of Interest，ROI）的檢測算法和圖像編碼方法的研究現(xiàn)狀，并分析了不同方法的特點。同時，對目前高速圖像采集處理系統(tǒng)的結構設計的國內外研究現(xiàn)狀進行了綜述，分析了其不同結構的特點及應用背景。本課題根據目前的研究現(xiàn)狀，結合已有的研究基礎，提出了高速圖像采集處理系統(tǒng)中實時圖像壓縮方法，設計了系統(tǒng)結構并對系統(tǒng)中關鍵環(huán)節(jié)的硬件實現(xiàn)進行設計。
　　結合本課題中系統(tǒng)的應用背景和被采集目標的特點，本文將ATR-Directed的圖像壓

4、縮方法為基礎，根據傳統(tǒng)的ATR-Directed的圖像壓縮方法中的不足，設計了ATR-Directed的改進方法——IATR-Directed（Improved ATR-Directed）圖像壓縮方法。同時對算法中的關鍵環(huán)節(jié)（包括圖像變換方法、目標ROI檢測算子和圖像編碼方法）的性能提出要求。并且圍繞這三個關鍵技術展開研究，將形態(tài)Haar小波和數學形態(tài)學理論引入到圖像壓縮方法的研究中，設計了全新的目標ROI檢測算子，并根據分類編碼思想設

5、計了分類編碼器。對本文提出的算法進行仿真實驗，仿真結果表明，本文提出的算法能夠適用于合作目標和非合作目標的多種應用場合，在算法的運算時間、對目標 ROI的檢測率以及編碼效果等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，而且更有利于硬件實現(xiàn)。
　　在系統(tǒng)結構設計方面，本文將并行性思想引入到設計中，應用多個處理模塊并行完成實時圖像處理算法，這樣加快了實時處理的速度，分散了單個處理模塊處理的圖像數據量，減輕對單個處理模塊的性能要求，降低了系統(tǒng)的設計成本。最后