[发明专利]一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法及系统，包括：红外图像数据采用高速串行数据接口传输至系统，经过接口芯片转换，输出并行数据至FPGA；FPGA先接收图像数据，并将原始图像数据缓存至外部存储器中。然后，对红外图像进行单帧检测得到单帧疑似目标点。然后根据目标帧间关联，确定真实目标点。再对多帧检测后的图像进行八连通域标记，确定目标区域及其位置信息，根据位置信息读出存储器中部分原始图像数据，输出包含目标位置信息和目标部分图像信息的数据。本发明采取全局流水线设计，处理速度快，适合星载红外小目标实时检测。

技术领域

本发明涉及红外目标检测技术领域，特别是涉及一种基于FPGA 的星载红外小目标检测方法及系统。

背景技术

随着现代航天技术的不断发展，星载条件下的红外小目标实时检 测技术一直是重要的研究方向。由于星上图像分辨率越来越高，算法 复杂度越来越大，系统实时性的难度增大。因此研究星载红外小目标 检测实时处理系统和方法具有重要意义。

由于星载相机与目标间距离远，目标成像面积小、对比度低、无 纹理特征、形状变化不定，尤其是在复杂背景条件下，使得小目标检 测工作变得更加困难。在单帧图像中检测小目标，漏警率和虚警率都 很高，一般都要通过多帧红外图像，利用序列的时间和空间信息，依 据序列图像中目标运动的连续性和轨迹的一致性来实施目标检测任 务。根据所利用的空间信息和时间信息的先后顺序，红外小目标检测 方法可分为先检测后跟踪(Detect-Before-Track,DBT)算法和先跟踪 后检测(Track-Before-Dectect,TBD)算法两大类。

发明内容

本发明提供一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，用以解 决现有技术存在的目标检测实时性差的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于FPGA的 星载红外小目标检测方法，采用FPGA同步并依次执行以下步骤，包 括：

步骤1、实时接收红外图像的数据流，对所述数据流进行保存；

步骤2、对所述数据流进行二值化处理，得到二值图像并保存， 并确定每帧所述二值图像中的疑似目标点；

步骤3、判断数据库是否存有该帧二值图像的相邻前两帧二值图 像，若无，执行步骤1，若有，获取并基于所述前两帧二值图像，从 该帧二值图像中的所述疑似目标点中识别真实目标点；

步骤4、将该帧二值图像中的所有所述真实目标点进行八连通域 标记分区，得到该帧二值图像中的目标区域，完成目标检测。

本发明的有益效果是：本发明针对星载图像红外小目标的检测， 基于FPGA采取数据流存储和二值化处理并行执行、二值化图像保存 和疑似目标点确定并行执行、各个步骤同步执行等，实现全局流水线、 局部并行化的处理方式，显著提高了处理速度，可达到实时性要求。 另外，本发明方法利用目标帧间运动轨迹特征进行综合分析，减弱了 场景中复杂虚警源的干扰，有效地减少了目标虚检和漏检情况，增强 了检测算法的鲁棒性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做以下改进。

进一步，所述采用FPGA同步并依次执行以下步骤之前，所述方 法还包括：

步骤0、接收通过串行传输方式输入的每一帧红外图像的数据流， 并对所述数据流进行并行转换，以通过并行传输方式传输所述数据流 至所述FPGA；

则步骤1中，所述实时接收红外图像的数据流，包括：

实时接收通过所述并行传输方式输入的所述红外图像的所述数 据流。

本发明的进一步有益效果是：数据远距离传输采用串行传输方式 可以节约通信成本，接收到串行传输的数据后转为并行传输，可以降 低数据的伴随时钟频率，提升系统的稳定性。