紅外視覺檢測技術和數(shù)字信號處理器在內河船舶助航系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、本文在分析目前內河船舶航行的特點、內河船舶導航設備缺陷以及內河紅外圖像特點的基礎上,將數(shù)字信號處理器DSP技術和紅外圖像視覺檢測技術相結合,開發(fā)了一套內河船舶助航系統(tǒng),該系統(tǒng)通過紅外攝像頭攝取圖像,然后送到以DSP為核心的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集,并運行數(shù)字圖像處理算法進行目標檢測,檢測出對本船構成威脅的危險目標,并通過顯示器顯示和聲音報警,提前提醒船舶操作人員做好避讓準備。該系統(tǒng)特別適合目前船舶常用助航、導航設備認為的惡劣天氣狀況

2、,特別是大霧等天氣;由于紅外圖像目標檢測技術的優(yōu)勢,可以為雷達、GPS等設備的提供了一種直觀視覺信息的補充,與其它數(shù)據(jù)檢測設備進行數(shù)據(jù)融合,為船舶的安全航行提供更加可靠的依據(jù)。此外,該系統(tǒng)速度快,實時性好;軟件功能靈活,自適應能力強;由于采用高速電子系統(tǒng)抗干擾設計,系統(tǒng)抗干擾能力強。目標檢測算法部分是本文研究的核心之一,本文借鑒人眼視覺注意機制的思想,先確定目標大致區(qū)域,由粗到細的檢測目標。具體做法是,首先對圖像進行濾波和銳化預處理;然

3、后檢測出水陸線的位置,本文通過比較兩種途徑水陸線檢測方法,最終確定通過簡單而實用的基于Sobel邊緣檢測的方法來確定水陸線的位置,最后根據(jù)中距離平面成像原理劃定水陸線以上第三十行開始到M10的位置(其中M為圖像的行數(shù))作為目標檢測的區(qū)域;通過對幾種目標檢測算法的分析和比較,確定以邊緣、紋理以及能量相結合得方法進行目標檢測。硬件系統(tǒng)采用模塊化設計方法,以TI公司的高性能DSP——TMS320C6416為核心,采用并行流水線技術。在視頻輸入

4、輸出模塊中采用PhilipsSAA7111A進行視頻解碼,SAA7105進行視頻編碼,采用單片機通用IO口模擬I2C總線的方法對視頻編解碼器初始化,FIFO作為輸入輸出數(shù)據(jù)的緩存,利用FPGA芯片內部RAM資源,采用并行流水工作機制進行中值濾波和銳化圖像預處理。DSP通過其EMIF接口,擴充外部FLASH、SDRAM及FIFO存儲器,采用EDMA方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸;為了實現(xiàn)圖像采集、圖像處理和圖像顯示同時進行,系統(tǒng)中采用了三幀緩沖策略的