[发明专利]一种APS太阳敏感器的快速图像处理方法

摘要

一种APS太阳敏感器的快速图像处理方法，该方法通过FPGA实现，在FPGA内部建立两个移位寄存器用于存储标记值、六个寄存器组用于存储质心法中参数；在FPGA内部建立三个进程，其中一个进程图像标记进程P1，一个进程为图像质心算法进程P2，第三个进程P3完成合并等效标记区域，求解能量中心坐标值；充分利用FPGA并行处理的特点，同时启动图像采集进程和图像处理进程，图像采集完成也即完成一帧图像中有效数据的提取，在图像处理过程中按照8相邻连通区域识别方法对采集到的APS太阳敏感器图像进行识别，得到太阳通过光线引入器在图像传感器上的成像，在识别连通区域的同时将同一个连通区域内的有效像点按照质心法得到求坐标的分子和分母。

主权项

一种APS太阳敏感器的快速图像处理方法，其特征在于：该方法通过FPGA实现，具体步骤如下：(1)在FPGA内部建立一个移位寄存器ShiftR1023用于记录当前像元右上像元的标记值；建立一个移位寄存器ShiftR1024用于记录当前像元上面像元的标记值；建立两个寄存器组PING_EQR和PANG_EQR用于存储连通区域标记的等效表；建立两个内部双口RAM PING_XA和PANG_XA用于存储质心法中X坐标因子XA；建立两个内部双口RAM PING_YA和PANG_YA用于存储质心法中的Y坐标因子YA；建立两个内部双口RAM PING_GA和PANG_GA用于存储质心法中的灰度累积GA；(2)在FPGA内部建立三个进程，其中一个进程图像标记进程P1，一个进程为图像质心算法进程P2，第三个进程P3完成合并等效标记区域，求解能量中心坐标值；(3)根据APS太阳敏感器中的图像传感器的工作时序，得到数字图像；(4)对上述数字图像进行采集，对采集到的当前帧中的每个像元的灰度值Pixel(i，j)与去背景阈值DN作比较，对当前像元进行二值化处理，对二值化后的像元在图像标记进程P1中利用8相邻连通区域识别方法对二值化为‘1’的像元进行标记，获得当前像元的标记值；将该标记值作为移位寄存器ShiftR1023、ShiftR1024的输入，并将8相邻连通区域识别方法产生的等效标记值采用寄存器组PING_EQR的等效表进行记录；(5)在图像质心算法进程P2中对于大于DN的灰度值去背景，得到去背景后的灰度值A(i，j)，利用P1进程中得到的标记值作为地址，首先读取该地址在PING_XA、PING_YA和PING_GA中的XA’、YA’和GA’，然后与当前像元的A(i，j)、i和j得到：GA＝GA’+A(i，j)，XA＝XA’+A(i，j)×i，YA＝YA’+A(i，j)×j，再以标记值作为地址将GA、XA和YA写入PING_XA、PING_YA和PING_GA；(6)按照步骤(4)、(5)对当前帧图像中的所有像元进行处理，直至该帧图像处理结束，确定最大标记值MAXLabel；(7)采集下一帧数字图像，并按照步骤(4)、(5)对该帧图像中所有像元进行处理，处理后的结果按照乒乓存储方式写入PANG_XA、PANG_YA和PANG_GA；采集的同时启动进程P3；(8)进程P3从PING_EQR中依次读取等效表中所有地址EQR_ADDR中的数据EQR_DATA，当EQR_DATA不等于0时，将EQR_ADDR赋值给GA_ADDR、XA_ADDR和YA_ADDR，读取对应地址中PING_XA、PING_YA和PING_GA的数据GA_DATA、XA_DATA和YA_DATA，同时将EQR_DATA为地址赋值给GA_ADDR、XA_ADDR和YA_ADDR，读取PING_XA、PING_YA和PING_GA的数据GA_DATA、XA_DATA和YA_DATA，将上述两组数据对应项相加，再以EQR_ADDR为地址存入PING_XA、PING_YA和PING_GA中，直至EQR_ADDR等于MAXLabel，完成等效连通区域XA、YA和GA的合并，利用质心算法确定当前帧图像所有连通区域的能量中心坐标值。