CN107123129A - 一种图像处理装置及方法 - Google Patents

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葛成良
刘志强
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    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10048—Infrared image

Abstract

本发明提供了一种图像处理装置及方法，该方案包括有红外相机、图像处理系统和计算机；红外相机将拍摄的图像信号传输至图像处理系统；计算机向图像处理系统输出控制信号，并且能够接收图像处理系统传输的图像信号。该方案采用在图像背景分析下，进行背景的滤波处理，依据目标的运动特性，选择是否利用帧叠加积累灰度信息。在处理后的图像上进行阈值设置，并搜索整个图像，获得可能存在的红外目标，作为后选目标。然后对多帧的后选目标进行运动方法分析，根据目标的运动特性，剔除虚警目标，来降低目标探测的虚察率，获得真实的红外目标信息。

Description

一种图像处理装置及方法
技术领域
本发明涉及的是红外目标探测领域，尤其是一种图像处理装置及方法。
背景技术
前期探测系统类似于一个宽视场监视雷达，采用红外相机在远距离对待探测区域成像，探测红外目标，获得目标的方位信息，故前期探测系统是以被动模式工作，具有抗干扰特性。前期探测系统能承担早期警戒，救援、目标搜索和导航等任务，当雷达静默和无法工作时，可替代雷达工作。
前期探测系统为了增大其有效作用距离，要求在远距离发现目标，因此在绝大部分时间内，目标在视场中是以小目标形态出现，而且目标的对比度一般都很低，图像处理方法的主要特点有：目标一般为像素级，不具有形状、尺寸等信息，可利用的只有灰度和速度变化信息，可供检测的方法利用的信息少；在低信噪比下，当单帧图像处理不能实现对目标的可靠检测，必须对相邻序列图像进行综合处理；在低信噪比下，目标灰度可能小于背景中的相似信号，针对目标的运动特性进行设计，利用帧叠加沿目标运动轨迹积累信号能量；在复杂背景情况下，在低信噪比下，目标的探测有很高的虚警率，必须通过对多帧的目标进行分析，来降低目标探测的虚察率。
基于前期探测装置的目标背景探测方法要求，前期探测图像处理装置处理数据量大，必须具有大数据量的实时传输能力和高速的图像处理能力；图像处理帧频高，满足目标高速运动目标的要求；全视场像素的处理，及时地发现目标，给出小目标的方位，才能实现后继系统的目标识别、跟踪、捕获和锁定。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种图像处理装置及方法的技术方案，该方案采用在图像背景分析下，进行背景的滤波处理，依据目标的运动特性，选择是否利用帧叠加积累灰度信息。在处理后的图像上进行阈值设置，并搜索整个图像，获得可能存在的红外目标，作为后选目标。然后对多帧的后选目标进行运动方法分析，根据目标的运动特性，剔除虚警目标，来降低目标探测的虚察率，获得真实的红外目标信息。
本方案是通过如下技术措施来实现的：
一种图像处理装置，包括有红外相机、图像处理系统和计算机；红外相机将拍摄的图像信号传输至图像处理系统；计算机向图像处理系统输出控制信号，并且能够接收图像处理系统传输的图像信号；图像处理系统包括有采集单元、逻辑控制单元、处理单元和接口单元；采集单元与红外相机电连接；逻辑控制单元分别与采集单元、处理单元和接口单元数据连通。
作为本方案的优选：采集单元内包括有AD采集模块和差分接收模块；AD采集模块和差分接收模块都分别与红外相机和逻辑控制单元电连接。
作为本方案的优选：逻辑控制单元内包括有逻辑控制模块和接口控制模块；逻辑控制模块与AD采集模块和接口控制模块电连接；接口控制模块分别与AD采集模块、差分接收模块、接口单元和处理单元电连接。
作为本方案的优选：处理单元内包括有FPGA模块和DSP阵列；FPGA模块与接口控制模块电连接；DSP阵列与FPGA模块电连接。
作为本方案的优选：接口单元包括有LCD接口和RS422接口；LCD接口与接口控制模块电连接；RS422接口与接口控制模块电连接。
一种图像处理方法，包括有以下步骤：
a、启动系统，计算机发出控制信号传输至图像处理系统；
b、图像处理系统根据接收的控制信号选择模拟或数字两种通道来接收红外相机传输的视频信号；
c、图像处理系统将接收到的信号进行滤波预处理后，再采用DMA方式储存图像信号，并进行阈值分割，在图像信号中获得待测目标位置，然后在连续多帧检测到的待测目标位置进行目标运动分析，检验待测目标的真实性，从而排除掉虚警目标，获得真实目标的位置信号；
d、图像处理系统将真实目标的位置信号传输至计算机，并接收并显示计算机返回的输出信号。
作为本方案的优选：步骤a中计算机发出的控制信号经过图像处理系统中的RS422接口传输至接口控制模块，然后再由接口控制模块将控制信号传输至逻辑控制模块。
作为本方案的优选：步骤b中，图像处理系统中的逻辑控制模块选择AD采集模块或差分接收模块对红外相机传输的视频信号进行接收；当需要选择模拟视频信号时，逻辑控制模块选择AD采集模块接收红外相机传输的模拟视频信号；当需要选择数字视频信号时，逻辑控制模块选择差分接收模块接收红外相机传输的数字视频信号。
作为本方案的优选：步骤c中，接收到的视频信号通过接口控制模块传输至FPGA模块对图像信号进行预处理，预处理后的图像信号传输至DSP阵列，DSP阵列采用DMA方式接收图像信号并储存到片内存储器内，再进行阈值分割，在图像信号中获得待测目标位置，然后在连续多帧检测到的待测目标位置进行目标运动分析，检验待测目标的真实性，从而排除掉虚警目标，获得真实目标的位置信号。
作为本方案的优选：步骤d中，真实目标的位置信号通过DSP阵列返回给FPGA模块后，在通过接口控制模块和RS422接口传输回计算机，同时计算机将输出信号通过RS422接口传输给接口控制模块后在通过LCD接口输出进行LCD视频显示。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，本方案能有效的检测静止和一定运动速度的红外目标，便于实时探测，具有大于100帧频的红外小目标的前期实时探测能力。军事用途是能承担早期警戒，救援、目标搜索和导航等任务中远距离红外目标的图像探测，为后继军事系统提供早期的红外目标信息。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的系统架构示意图。
图2为图像处理系统的结构示意图。
图3为本发明的目标检测方法流程框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图所示，本方案包括有红外相机、图像处理系统和计算机；红外相机将拍摄的图像信号传输至图像处理系统；计算机向图像处理系统输出控制信号，并且能够接收图像处理系统传输的图像信号；图像处理系统包括有采集单元、逻辑控制单元、处理单元和接口单元；采集单元与红外相机电连接；逻辑控制单元分别与采集单元、处理单元和接口单元数据连通。采集单元内包括有AD采集模块和差分接收模块；AD采集模块和差分接收模块都分别与红外相机和逻辑控制单元电连接。逻辑控制单元内包括有逻辑控制模块和接口控制模块；逻辑控制模块与AD采集模块和接口控制模块电连接；接口控制模块分别与AD采集模块、差分接收模块、接口单元和处理单元电连接。处理单元内包括有FPGA模块和DSP阵列；FPGA模块与接口控制模块电连接；DSP阵列与FPGA模块电连接。接口单元包括有LCD接口和RS422接口；LCD接口与接口控制模块电连接；RS422接口与接口控制模块电连接。
一种图像处理方法，包括有以下步骤：
a、启动系统，计算机发出控制信号传输至图像处理系统；
b、图像处理系统根据接收的控制信号选择模拟或数字两种通道来接收红外相机传输的视频信号；
c、图像处理系统将接收到的信号进行滤波预处理后，再采用DMA方式储存图像信号，并进行阈值分割，在图像信号中获得待测目标位置，然后在连续多帧检测到的待测目标位置进行目标运动分析，检验待测目标的真实性，从而排除掉虚警目标，获得真实目标的位置信号；
d、图像处理系统将真实目标的位置信号传输至计算机，并接收并显示计算机返回的输出信号。
作为本方案的优选：步骤a中计算机发出的控制信号经过图像处理系统中的RS422接口传输至接口控制模块，然后再由接口控制模块将控制信号传输至逻辑控制模块。
步骤b中，图像处理系统中的逻辑控制模块选择AD采集模块或差分接收模块对红外相机传输的视频信号进行接收；当需要选择模拟视频信号时，逻辑控制模块选择AD采集模块接收红外相机传输的模拟视频信号；当需要选择数字视频信号时，逻辑控制模块选择差分接收模块接收红外相机传输的数字视频信号。
步骤c中，接收到的视频信号通过接口控制模块传输至FPGA模块对图像信号进行预处理，预处理后的图像信号传输至DSP阵列，DSP阵列采用DMA方式接收图像信号并储存到片内存储器内，再进行阈值分割，在图像信号中获得待测目标位置，然后在连续多帧检测到的待测目标位置进行目标运动分析，检验待测目标的真实性，从而排除掉虚警目标，获得真实目标的位置信号。
步骤d中，真实目标的位置信号通过DSP阵列返回给FPGA模块后，在通过接口控制模块和RS422接口传输回计算机，同时计算机将输出信号通过RS422接口传输给接口控制模块后在通过LCD接口输出进行LCD视频显示。
本方案能够有效的检测静止和一定运动速度的红外目标，便于实时探测，具有大于100帧频的红外小目标的前期实时探测能力。军事用途是能承担早期警戒，救援、目标搜索和导航等任务中远距离红外目标的图像探测，为后继军事系统提供早期的红外目标信息。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种图像处理装置，其特征是：包括有红外相机、图像处理系统和计算机；所述红外相机将拍摄的图像信号传输至图像处理系统；所述计算机向图像处理系统输出控制信号，并且能够接收图像处理系统传输的图像信号；所述图像处理系统包括有采集单元、逻辑控制单元、处理单元和接口单元；所述采集单元与红外相机电连接；所述逻辑控制单元分别与采集单元、处理单元和接口单元数据连通。
2.根据权利要求1所述的一种图像处理装置，其特征是：所述采集单元内包括有AD采集模块和差分接收模块；所述AD采集模块和差分接收模块都分别与红外相机和逻辑控制单元电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种图像处理装置，其特征是：所述逻辑控制单元内包括有逻辑控制模块和接口控制模块；所述逻辑控制模块与AD采集模块和接口控制模块电连接；所述接口控制模块分别与AD采集模块、差分接收模块、接口单元和处理单元电连接。
4.根据权利要求1所述的一种图像处理装置，其特征是：所述处理单元内包括有FPGA模块和DSP阵列；所述FPGA模块与接口控制模块电连接；所述DSP阵列与FPGA模块电连接。
5.根据权利要求1所述的一种图像处理装置，其特征是：所述接口单元包括有LCD接口和RS422接口；所述LCD接口与接口控制模块电连接；所述RS422接口与接口控制模块电连接。
6.一种图像处理方法，其特征是：包括有以下步骤：
a、启动系统，计算机发出控制信号传输至图像处理系统；
b、图像处理系统根据接收的控制信号选择模拟或数字两种通道来接收红外相机传输的视频信号；
c、图像处理系统将接收到的信号进行滤波预处理后，再采用DMA方式储存图像信号，并进行阈值分割，在图像信号中获得待测目标位置，然后在连续多帧检测到的待测目标位置进行目标运动分析，检验待测目标的真实性，从而排除掉虚警目标，获得真实目标的位置信号；
d、图像处理系统将真实目标的位置信号传输至计算机，并接收并显示计算机返回的输出信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤a中计算机发出的控制信号经过图像处理系统中的RS422接口传输至接口控制模块，然后再由接口控制模块将控制信号传输至逻辑控制模块。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤b中，图像处理系统中的逻辑控制模块选择AD采集模块或差分接收模块对红外相机传输的视频信号进行接收；当需要选择模拟视频信号时，逻辑控制模块选择AD采集模块接收红外相机传输的模拟视频信号；当需要选择数字视频信号时，逻辑控制模块选择差分接收模块接收红外相机传输的数字视频信号。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤c中，接收到的视频信号通过接口控制模块传输至FPGA模块对图像信号进行预处理，预处理后的图像信号传输至DSP阵列，DSP阵列采用DMA方式接收图像信号并储存到片内存储器内，再进行阈值分割，在图像信号中获得待测目标位置，然后在连续多帧检测到的待测目标位置进行目标运动分析，检验待测目标的真实性，从而排除掉虚警目标，获得真实目标的位置信号。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤d中，真实目标的位置信号通过DSP阵列返回给FPGA模块后，在通过接口控制模块和RS422接口传输回计算机，同时计算机将输出信号通过RS422接口传输给接口控制模块后在通过LCD接口输出进行LCD视频显示。
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