CN110321888B

CN110321888B - 一种基于fpga的星载红外小目标检测方法

Info

Publication number: CN110321888B
Application number: CN201910200937.6A
Authority: CN
Inventors: 王岳环; 张清顺; 张磊; 张天序; 胡科
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: CN110321888A

Abstract

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。

Description

一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法

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。

进一步，所述步骤2中，所述对所述数据流进行二值化处理，包括：

步骤2.1、采用预设尺寸的滤波器窗口，对所述数据流在多个方向同步进行去中值滤波处理，得到滤波图像；

步骤2.2、基于所述滤波图像的像素，计算该帧二值图像的阈值，并同步基于前一帧所述二值图像的阈值，对所述滤波图像进行自适应阈值分割，得到该滤波图像对应的二值图像。

本发明的进一步有益效果是：在进行去中值滤波处理时，对八个方向同步执行去中值滤波处理，局部并行化，提高处理速度，同时有效对目标进行背景抑制，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，增强了算法的鲁棒性。另外，由于实际情况中，图像帧间差异较小，使用上一帧图像计算出的阈值对当前帧进行自适应阈值分割，从而使当前帧阈值分割与当前帧的阈值计算并行执行，实现局部并行化，提高系统的处理速度。

进一步，所述步骤2.2中，所述基于所述滤波图像的像素，计算该帧二值图像的阈值，包括：

基于阈值计算公式和所述滤波图像的像素，进行阈值计算，其中，当在后执行的除法运算对应的第一算法的位宽W1小于在前执行的乘法运算对应的第二算法的位宽W2时，则所述第一算法对所述第二算法输入的计算结果根据W1和W2进行多次迭代计算。

本发明的进一步有益效果是：在具体数学运算上采取资源复用的策略进行替代和简化，合理地使用了FPGA资源，计算简单且高效。达到了性能与资源利用的最优化。

进一步，所述数据库包括：

所述第一DDR存储器，用于存储所述数据流；

所述第二DDR存储器，分为三个存储区域，分别用于存储每相邻三帧所述二值图像中的一帧；

所述第三DDR存储器，用于存储所述八连通域标记分区得到的所述目标区域的位置信息。

本发明的进一步有益效果是：存储器分区对相邻的三帧二值图像进行存储，当进行目标多帧检测时，从两个存储器中分别获取相邻两帧二值图像，提高处理速度。

进一步，所述方法还包括：

步骤5、从所述数据库存储的该帧二值图像对应的红外图像中获取每个所述目标区域对应的图像切片，并输出每个所述目标区域的位置信息及其对应的所述图像切片。

本发明的进一步有益效果是：本发明方法最终仅输出目标的位置信息和以目标为中心的部分图像信息，有效减小了下传数据量。

本发明还提供一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统，包括：并向转换芯片，FPGA处理器，以及存储器；

所述并向转换芯片，用于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将所述数据流输入至所述FPGA处理器；

所述FPGA处理器，用于将所述数据流保存至所述存储器；对所述数据流进行二值化处理，得到二值图像并保存至所述存储器，同时确定每帧所述二值图像中的疑似目标点；判断所述存储器中是否存有该帧二值图像的相邻前两帧二值图像，若无，继续接收所述数据流，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；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。

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系统，基于FPGA处理器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FPGA处理器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。

进一步，所述FPGA处理器在对所述数据流进行二值化处理时，具体为：

采用预设尺寸的滤波器窗口，对所述数据流在多个方向同步进行去中值滤波处理，得到滤波图像；

基于阈值计算公式和所述滤波图像的像素，进行阈值计算，其中，当在后执行的除法器对应的计算位宽W1小于在前执行的乘法器对应的计算位宽W2时，则所述除法器对所述乘法器输入的计算结果根据W1和W2进行多次迭代计算；并同步基于前一帧所述二值图像的阈值，对所述滤波图像进行自适应阈值分割，得到该滤波图像对应的二值图像。

本发明的进一步有益效果是：FPGA处理器在进行去中值滤波处理时，对八个方向同步执行去中值滤波处理，局部并行化，提高处理速度，同时有效对目标进行背景抑制，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，增强了算法的鲁棒性。其次，由于实际情况中，图像帧间差异较小，使用上一帧图像计算出的阈值对当前帧进行自适应阈值分割，从而使当前帧阈值分割与当前帧的阈值计算并行执行，实现局部并行化，提高系统的处理速度。另外，在具体数学运算上采取资源复用的策略进行替代和简化，合理地使用了 FPGA资源，计算简单且高效。达到了性能与资源利用的最优化。

进一步，所述存储器包括：

所述第一DDR存储器，用于存储所述数据流；

本发明的进一步有益效果是：采用存储器分区对相邻的三帧二值图像进行存储，当进行目标多帧检测时，从两个存储器中分别获取相邻两帧二值图像，提高处理速度。

进一步，所述FPGA处理器还用于从所述存储器存储的该帧二值图像对应的红外图像中获取每个所述目标区域对应的图像切片，并输出每个所述目标区域的位置信息及其对应的所述图像切片。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法的流程框图；

图2为本发明另一个实施例提供的目标多帧检测中目标搜索范围的示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的八连通域标记的流程示意图；

图4为本发明另一个实施例提供的去最大中值滤波示意图；

图5为本发明另一个实施例提供的基于FPGA的星载红外小目标检测算法的工作流程图；

图6为本发明一个实施例提供的一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统的结构框图；

图7为本发明另一个实施例提供的一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统中FPGA的内部模块框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

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100，如图1所示，包括：

步骤110、实时接收红外图像的数据流，对数据流进行保存；

步骤120、对数据流进行二值化处理，得到二值图像并保存，并确定每帧二值图像中的疑似目标点；

步骤130、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110，若有，获取并基于前两帧二值图像，从该帧二值图像中的疑似目标点中识别真实目标点；

步骤140、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。

需要说明的是，FPGA具有可编程的特点，设计灵活性高，可以根据系统所需，进行可编程配置重构。FPGA因其并行执行的特点，对视频图像处理的方式通常为流水线处理，数据处理速度极高，具有很高的实时性。但由于FPGA内部资源有限，且并没有如同其它嵌入式平台的指令集和操作系统，采用FPGA实现复杂算法时，需要对算法进行特殊的并行化、流水化改进，在具体数学运算上需要采取合适的策略进行替代和简化，从而达到性能与资源利用的最优化。

其中，步骤110为FPGA图像接收步骤，FPGA需要对输入图像数据先进行时钟隔离，得到有效数据流，之后再将原始图像数据缓存至数据库中。

其次，本实施例中待检测识别的小目标，其尺寸约小于9个像素。

另外，步骤130为FPGA进行目标多帧检测步骤。从数据库中读出第N-1帧检测结果，生成21*21检测窗口；再从数据库中读出第 N-2帧检测结果，生成41*41检测窗口。其中，N为当前帧，N-1为前一帧，以此类推。判断当前帧中疑似目标点和前两帧中对应检测窗口中的疑似目标点是否共线或近似共线。若三点共线或者近似共线，则该点为疑似目标点(一个二值图像中可能有多个疑似目标点，分别对多个疑似目标进行同样的处理)。当两帧间目标运动少于1像素或者无运动时，认为其不是真实目标点并排除。该步骤中，采用连续三帧判断目标轨迹，可以减少图像边界上的目标漏检。

具体的，如图2所示，在FPGA实现该算法时，则可以根据目标点在第N帧(设为点1)和第N-1帧的(设为点2)位置关系，确定第N-2帧的搜索区域，并判断在该区域中是否有目标点，这样可以减少判断的点数，从而可减少处理时间。具体的，确定第N-2帧的搜索区域，由于每相邻两帧的时间间隔较小，当点1和点2的位置距离近时，说明可能目标运动较慢，目标的运动轨迹更不接近直线，则如图2的左图，从第N-2帧二值图像中点2对应的坐标位置处确定搜索点3的搜索范围，且该搜索范围较大；当点1和点2的位置距离远时，说明可能目标运动较快，目标的运动轨迹更接近直线，则如图2的右图，在第N-2帧二值图像中点2对应的坐标位置处确定搜索点3的搜索范围，且该搜索范围较小。

若在第N-2帧中有可疑点(设为点3)，则进一步判断点1、点 2、点3是否共线或者近似共线，若三点共线或近似共线，则该点为目标点。当两帧间目标运动较少或无运动时，认为其不是真实目标点，这样可以有效去除虚警点，并且能去除图像盲元对目标检测的影响。

采用连续三帧判断目标轨迹，可以减少图像边界上的目标漏检，同时当两帧间目标运动较少或无运动时，认为其不是真实目标点，这可以有效去除虚警点，并且能去除图像盲元对目标检测的影响。

步骤140为FPGA进行八连通域标记步骤。图像初步标记过程，通过逐像素扫描，为每一个像素赋予一个临时标记，并找出临时标记的等价对，对初标记后的等价表进行分类整理，生成最终等价表。根据连通域标记结果，计算出每个目标的质心坐标。根据质心坐标，输出目标坐标和原图像中包含目标的图像切片。

具体的，先对多帧检测后输出的二值图像进行八临域标记，将标记出来的区域按连通域分块，并输出各个分块对应的位置信息和图像切片。流程如图3所示。标记算法的FPGA实现分为四个步骤，分别为：

(1)图像初标记过程。通过对图像逐像素扫描，为每个像素赋予一个标记值，记录每个标记值的等价对，生成等价表，记录等价表中每个等价系列的数量及其对应的每个像素发坐标点坐标。

(2)等价表整理过程。将等价表中各个等价系列按照自然数顺序用自然数标记，并对每个等价系列中的所有标记用该等价系列对应的自然数替换，生产每个像素的最终标记结果。

(3)初标记统计过程。统计等价表中同一连通区域的标记范围。

(4)标记块输出过程。根据最终标记结果，按自然数顺序，依次输出每个连通区域所包含的全部像素坐标。

基于每个连通区域所包含的全部像素坐标，计算该连通区域的目标质心坐标，根据目标质心坐标读取DDR缓存的部分原始图像块，最后输出该目标质心坐标及其对应的图像切片数据。

本实施例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。

优选的，采用FPGA同步并依次执行以下步骤之前，方法100 还包括：

步骤000、接收通过串行传输方式输入的每一帧红外图像的数据流，并对数据流进行并行转换，以通过并行传输方式传输数据流至 FPGA；

则步骤110中，实时接收红外图像的数据流，包括：

实时接收通过并行传输方式输入的红外图像的数据流。

优选的，如图4所示，步骤120中，对数据流进行二值化处理，包括：

步骤121、采用预设尺寸的滤波器窗口，对数据流在多个方向同步进行去中值滤波处理，得到滤波图像；

步骤122、基于滤波图像的像素，计算该帧二值图像的阈值，并同步基于前一帧二值图像的阈值，对滤波图像进行自适应阈值分割，得到该滤波图像对应的二值图像。

需要说明的是，根据待检测的小目标尺寸，可将能滤波器窗口大小设置为5*5。去最大中值滤波窗口如图5所示，图中每个方格数字代表行列数据。去最大中值滤波背景抑制过程可表示为：

f(x,y)＝f(x,y)-max{med1,med2,…,med8}

(x,y)为当前像素在图像中的行列坐标(f表示像素)，式中 med1～med8为各个方向上的中值，例如:

med1＝med(f(x,y-2),…,f(x,y),…,f(x,y+2))

以此类推。

计算滤波器8个方向的中值，并找出其中的最大值。然后将当前像素减去该最大中值，即去最大中值处理。对边界范围(顶底各两行，左右各两列)，输出结果置零。

在进行去中值滤波处理时，对八个方向同步执行去中值滤波处理，局部并行化，提高处理速度，同时有效对目标进行背景抑制，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，增强了算法的鲁棒性。另外，由于实际情况中，图像帧间差异较小，使用上一帧图像计算出的阈值对当前帧进行自适应阈值分割，从而使当前帧阈值分割与当前帧的阈值计算并行执行，实现局部并行化，提高系统的处理速度。

优选的，步骤122中，基于滤波图像的像素，计算该帧二值图像的阈值，包括：

基于阈值计算公式和滤波图像的像素，进行阈值计算，其中，当在后执行的除法运算对应的第一算法的位宽W1小于在前执行的乘法运算对应的第二算法的位宽W2时，则第一算法对第二算法输入的计算结果根据W1和W2进行多次迭代计算。

需要说明的是，目标单帧检测过程中，阈值分割采用上一帧计算的阈值，当前帧阈值分割与当前帧的阈值计算并行执行。阈值计算公式为：th＝k*σ+μ，其中，标准差

R为图像行数，C为图像列数，μ为均值。

在FPGA实现过程中，由于μ近似为0，可以简化计算过程。模块可细化为乘法器1(计算像素p(i,j)的平方)、累加器(计算

)、乘法器2(计算

)、除法器(计算

)、开平方计算模块(对

开平方，至此，计算结果为k*σ。当除法器IP核位宽最大只有32bit，乘法器2 的结果超过32bit时，设计中仅使用1个除法器进行多次除法迭代运算，有效减小了FPGA中计算资源的使用。

具体的，对于32bits的除法器，设被除数为S(位宽为Mbit，M＞32)，除数为D(R*C为定值，位宽为Nbit)，商为Q，余数为L，则有：

S＝Q*D+L

可采用如下的方式实现除法迭代：

第一步：对S的高32bits做除法。取S的高32bits，设为H₀，剩余低(M-N)bits，设为L₀，则S₀＝H₀*2^(M-N)+L₀。对H₀做除法H₀/D，设商为Q₀，余数为R₀，则有：

H₀＝Q₀*D+R₀

S₀＝(Q₀*D+R₀)*2^(M-N)+L₀＝Q₀*D*2^(M-N)+(R₀*2^(M-N)+L₀)

＝Q₀*D*2^(M-N)+S₁

其中S₁的位宽为(M+N-32)bits。

第二步：判断取S₁的位宽(M+N-32)是否高于32bits。若小于32bit，则直接对S₁做除法。否则，重复第一步步骤内容，对S₁的高32bit做除法。

重复l次上述步骤，直到S_l的位宽小于32bit，整个除法实现公式则为：

其中，Q为商，R为余数。

R＝R_l/D，l＝1,2,...

Q₀～Q_l-1的求解可以通过进行迭代l次除法运算来实现，在FPGA实现过程中减少了除法器的使用。

计算后，将结果图像(即二值图像)传至后级进行目标多帧检测，同时将二值图像存至存储器中，用于下一帧目标多帧检测。

在具体数学运算上采取资源复用的策略进行替代和简化，合理地使用了FPGA资源，计算简单且高效。达到了性能与资源利用的最优化。

优选的，数据库包括：第一DDR存储器，用于存储数据流；第二DDR存储器，分为三个存储区域，分别用于存储每相邻三帧二值图像中的一帧；第三DDR存储器，用于存储八连通域标记分区得到的目标区域的位置信息。

在FPGA实现过程中，前级单帧检测结果都缓存于同一片DDR 中，处理时将DDR分为3个地址片区，处理第N帧时，将第N帧的结果缓存入DDR中原N-3帧结果存储区域中，并读出另外两个地址片区所缓存的第N-1帧和第N-2帧结果。

进一步，方法100还包括：

步骤150、从数据库存储的该帧二值图像对应的红外图像中获取每个目标区域对应的图像切片，并输出每个目标区域的位置信息及其对应的图像切片。

本实施例最终仅输出目标的位置信息和以目标为中心的部分图像信息，有效减小了下传数据量。

实施例二

一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统，包括：并向转换芯片，FPGA处理器，以及存储器；

并向转换芯片，用于接收通过串行传输方式输入的每一帧红外图像的数据流，并对数据流进行并行转换，以通过并行传输方式将数据流输入至FPGA处理器；FPGA处理器，用于将数据流保存至存储器；对数据流进行二值化处理，得到二值图像并保存至存储器，同时确定每帧二值图像中的疑似目标点；判断存储器中是否存有该帧二值图像的相邻前两帧二值图像，若无，继续接收数据流，若有，获取并基于前两帧二值图像，从该帧二值图像中的疑似目标点中识别真实目标点；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。

如图6所示，硬件系统包括一块Xilinx Virtex5FPGA处理芯片和3片DDR存储芯片。图像数据通过高速串行数据接口传输至板上，经TLK2711转换后传输至FPGA。目标结果数据通过高速串行接口传输至接收机。

如图7所示，FPGA处理器接收TLK2711输入图像数据。 TLK2711接口模块被动地接收图像数据，采用异步FIFO进行时钟隔离，分离出有效数据传至后级模块，进行滤波器生成和二值化处理程序。同时，将原始图像数据缓存至外部存储器中。

优选的，FPGA处理器在对数据流进行二值化处理时，具体为：

采用预设尺寸的滤波器窗口，对数据流在多个方向同步进行去中值滤波处理，得到滤波图像；

基于阈值计算公式和滤波图像的像素，进行阈值计算，其中，当在后执行的除法器对应的计算位宽W1小于在前执行的乘法器对应的计算位宽W2时，则除法器对乘法器输入的计算结果根据W1和 W2进行多次迭代计算；并同步基于前一帧所述二值图像的阈值，对滤波图像进行自适应阈值分割，得到该滤波图像对应的二值图像。

具体的，图像输入后，可使用FPGA中的FIFO和D触发器分别对输入像素进行行缓存操作和列缓存操作，生成5*5大小的滤波器窗口，输出5*5窗口内的25个像素，进行后续去中值滤波处理，具体去中值滤波处理的方式可同实施例一，在此不再赘述。

优选的，存储器包括：第一DDR存储器，用于存储数据流；第二 DDR存储器，分为三个存储区域，分别用于存储每相邻三帧二值图像中的一帧；第三DDR存储器，用于存储八连通域标记分区得到的目标区域的位置信息。

优选的，FPGA处理器还用于从存储器存储的该帧二值图像对应的红外图像中获取每个目标区域对应的图像切片，并输出每个目标区域的位置信息及其对应的图像切片。

需要说明的是，该实施例的相关技术细节和带来的有益效果同实施例一，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，其特征在于，采用FPGA同步并依次执行以下步骤，包括：

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，其中，在所述二值化处理的过程中，采用滤波器对数据流进行滑窗，计算滤波器八个方向的中值，并找出其中的最大值，然后将当前像素减去该最大中值，即去最大中值处理，实现对数据流从八个方向同步进行去中值滤波处理；

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，具体为：

根据该帧二值图像中每个疑似目标点的位置确定前两帧二值图像中该疑似目标点对应的检测窗口，判断该帧二值图像中该疑似目标点和前两帧二值图像中对应检测窗口中的疑似目标点是否共线或近似共线，若三点共线或者近似共线，则该帧二值图像中该疑似目标点为真实目标点；

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，其特征在于，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：

则所述步骤1中，所述实时接收红外图像的数据流，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，其特征在于，所述步骤2中，所述对所述数据流进行二值化处理，包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，其特征在于，所述步骤2.2中，所述基于所述滤波图像的像素，计算该帧二值图像的阈值，包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，其特征在于，所述数据库包括：

第一DDR存储器，用于存储所述数据流；

第二DDR存储器，分为三个存储区域，分别用于存储每相邻三帧所述二值图像中的一帧；

第三DDR存储器，用于存储所述八连通域标记分区得到的所述目标区域的位置信息。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统，其特征在于，包括：并向转换芯片，FPGA处理器，以及存储器；

所述FPGA处理器，用于将所述数据流保存至所述存储器；对所述数据流进行二值化处理，得到二值图像并保存至所述存储器，同时确定每帧所述二值图像中的疑似目标点；判断所述存储器中是否存有该帧二值图像的相邻前两帧二值图像，若无，继续接收所述数据流，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；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；

其中，在所述二值化处理的过程中，采用滤波器对数据流进行滑窗，计算滤波器八个方向的中值，并找出其中的最大值，然后将当前像素减去该最大中值，即去最大中值处理，实现对数据流从八个方向同步进行去中值滤波处理；

所述从该帧二值图像中的所述疑似目标点中识别真实目标点，具体为：

根据该帧二值图像中每个疑似目标点的位置确定前两帧二值图像中该疑似目标点对应的检测窗口，判断该帧二值图像中该疑似目标点和前两帧二值图像中对应检测窗口中的疑似目标点是否共线或近似共线，若三点共线或者近似共线，则该帧二值图像中该疑似目标点为真实目标点。

8.根据权利要求7所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统，其特征在于，所述FPGA处理器在对所述数据流进行二值化处理时，具体为：

9.根据权利要求7所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统，其特征在于，所述存储器包括：

第一DDR存储器，用于存储所述数据流；

10.根据权利要求7至9任一项所述的一种基于FPGA的星载红外小目标检测系统，其特征在于，所述FPGA处理器还用于从所述存储器存储的该帧二值图像对应的红外图像中获取每个所述目标区域对应的图像切片，并输出每个所述目标区域的位置信息及其对应的所述图像切片。