[发明专利]多级DSP嵌入式多核并行空间目标三维视觉测量装置和方法

说明书

本发明公开了多级DSP嵌入式并行视觉数据测量装置和方法，涉及航天测量技术领域，其技术方案要点是：包括多个并行的一级DSP和一个二级DSP；多个所述一级DSP的前端均设有与其连接的视觉相机头，所述二级DSP的后端设有输出接口模块，多个所述一级DSP和二级DSP的板间通过SRIO高速接口通信。该装置和方法可以提升复杂场景下空间目标高分辨率图像实时快速自主感知识别和三维视觉测量算法的行效率和嵌入式系统运算能力。

技术领域

本发明涉及航天测量技术领域，更具体地说，它涉及多级DSP嵌入式多核并行空间目标三维视觉测量装置和方法。

背景技术

当前空间科学技术飞速发展，太空国际化竞争日益激烈。空间目标快速自主感知识别和三维视觉测量是进一步开展空间活动的前提和基础。空间场景的复杂性(低照度、光照角度多变等环境)和空间目标的不确定性(光学特性、运动特性、几何特性和局部特征不确定)，导致自主感知识别和三维视觉测量算法较为复杂，计算量较大，现有单DSP串行嵌入式处理系统的运算能力难以满足对复杂场景下空间目标高分辨率图像实时快速自主感知识别和三维视觉测量的要求。设计多级DSP嵌入式并行三维视觉测量装置和多核并行测量方法，提升自主感知识别和三维视觉测量算法的执行效率和嵌入式系统运算能力，有助于提升空间快速自主态势感知能力，保证空间任务更可靠高效地完成。

因鉴于此，申请人发明了一种多级DSP嵌入式多核并行空间目标三维视觉测量装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供多级DSP嵌入式多核并行空间目标三维视觉测量装置和方法，提升复杂场景下空间目标高分辨率图像实时快速自主感知识别和三维视觉测量算法的行效率和嵌入式系统运算能力。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：多级DSP嵌入式并行视觉数据测量装置，包括多个并行的一级DSP和一个二级DSP；多个所述一级DSP的前端均设有与其连接的视觉相机头，所述二级DSP的后端设有输出接口模块，多个所述一级DSP和二级DSP的板间通过SRIO高速接口通信。

进一步的，所述一级DSP内嵌入有核1、核2、核3和核0；所述核3为图像接收核，用于固定周期接收来自视觉相机头的三目图像数据；所述核1和核2为图像检测核，交替执行关键部位特征提取算法，并将提取结果写入内存中等待发送至二级DSP；核0为接口通信核，与二级DSP指令应答通信，以固定周期完成SRIO数据传输与接收功能。

进一步的，所述二级DSP后端输出接口模块包括1553B总线接口模块、RS422接口模块和网络接口模块。

本发明还提供多级DSP嵌入式并行视觉数据测量装置进行三维视觉测量的方法，视觉相机头部采集图像后，以固定周期输出到三个并行的一级DSP，由一级DSP分别对图像进行预处理和关键部位特征提取，通过SRIO高速接口以固定周期发送至二级DSP；二级DSP进行关键部位重建和目标三维位姿测量，通过后端接口输出，并通过SRIO通信以固定周期向一级DSP反馈计算结果。

进一步的，三个并行的一级DSP使用4核并行嵌入式处理方法，具体如下：

A：通过核3固定周期接收来自头部相机的三目图像数据，进行图像预处理，为目标关键部位提取做准备工作；

B：核1和核2以帧为单位交替执行关键部位特征提取算法，并将提取结果写入内存中等待发送至二级DSP；

C：通过核0与二级DSP指令应答通信，以固定周期完成SRIO数据传输与接收功能。

进一步的，空间目标关键部位为星箭对接环、喷管、天线帆板、接插件和合作目标靶点。

进一步的，核1和核2同时执行相邻帧图像的关键部位特征提取，各个核的检测结果存入不同的待发送内存地址中。

进一步的，二级DSP反馈计算结果为位姿测量有效标志、关键部位特征检测有效标志和关键部位跟踪数据。