高速圖像采集處理系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、高速圖像采集處理系統(tǒng)是指采樣率和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)采集、跟蹤和傳輸，因此，目前已被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于國(guó)防、科研及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。然而，隨著應(yīng)用要求的不斷提高以及成像技術(shù)的飛速發(fā)展，使得采集的數(shù)據(jù)量增多，所用的傳輸帶寬提升，所需的存儲(chǔ)空間加大，這就對(duì)高速圖像采集處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理和傳輸能力提出了更高的要求。而對(duì)于高速圖像采集處理系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)時(shí)

2、圖像壓縮方法的研究和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)就成為解決這一問(wèn)題的有效手段。因此，本文以實(shí)時(shí)圖像壓縮方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這兩個(gè)問(wèn)題為中心，對(duì)高速圖像采集處理系統(tǒng)中涉及的若干關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)全面深入的研究。
　　在查閱大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文概述了國(guó)內(nèi)外實(shí)時(shí)圖像處理算法的研究概況，包括面向自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別（Auto Target Recognition Directed，ATR-Directed）的圖像壓縮方法及其相關(guān)的目標(biāo)感興趣區(qū)域（Regio

3、n of Interest，ROI）的檢測(cè)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(diǎn)。同時(shí)，對(duì)目前高速圖像采集處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，分析了其不同結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用背景。本課題根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀，結(jié)合已有的研究基礎(chǔ)，提出了高速圖像采集處理系統(tǒng)中實(shí)時(shí)圖像壓縮方法，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　結(jié)合本課題中系統(tǒng)的應(yīng)用背景和被采集目標(biāo)的特點(diǎn)，本文將ATR-Directed的圖像壓

4、縮方法為基礎(chǔ)，根據(jù)傳統(tǒng)的ATR-Directed的圖像壓縮方法中的不足，設(shè)計(jì)了ATR-Directed的改進(jìn)方法——IATR-Directed（Improved ATR-Directed）圖像壓縮方法。同時(shí)對(duì)算法中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（包括圖像變換方法、目標(biāo)ROI檢測(cè)算子和圖像編碼方法）的性能提出要求。并且圍繞這三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，將形態(tài)Haar小波和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)理論引入到圖像壓縮方法的研究中，設(shè)計(jì)了全新的目標(biāo)ROI檢測(cè)算子，并根據(jù)分類(lèi)編碼思想設(shè)

5、計(jì)了分類(lèi)編碼器。對(duì)本文提出的算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果表明，本文提出的算法能夠適用于合作目標(biāo)和非合作目標(biāo)的多種應(yīng)用場(chǎng)合，在算法的運(yùn)算時(shí)間、對(duì)目標(biāo) ROI的檢測(cè)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(shí)現(xiàn)。
　　在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，本文將并行性思想引入到設(shè)計(jì)中，應(yīng)用多個(gè)處理模塊并行完成實(shí)時(shí)圖像處理算法，這樣加快了實(shí)時(shí)處理的速度，分散了單個(gè)處理模塊處理的圖像數(shù)據(jù)量，減輕對(duì)單個(gè)處理模塊的性能要求，降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。最后