CN116248705A - 一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统，能够保留微小型光电吊舱多波段目标信号探测能力，又能对同一时刻的多波段目标信号进行实时、并行和同步的传输和处理。本发明系统可用于实现微型或小型光电吊舱与飞机平台之间的多路探测器图像数据同步实时传输、处理、转发或存储，既拓展了微型或小型平台在多波段维度的信息探测能力，又提高了其在时间维度的信息并行处理性能，最大限度地提升系统平台的整体功能和性能，具有很好的实时性、灵活性和低成本特性。

Description

一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统
技术领域
本发明涉及图像传输与处理技术领域，具体涉及一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统。
背景技术
随着短波红外、可见光、中波红外以及长波红外等光电探测器的小型化，光电吊舱作为飞机平台搭载的重要载荷之一，也呈现出微小型化、多模化、智能化的特点。双波段、三波段、乃至多波段光电探测器已经应用于微小型光电吊舱中，丰富了光电吊舱在波段维度获取的图像信息内容，由此也带来了集成后的图像数据量巨大，无法实时、并行、同步传输和处理的难题。目前绝大多数微小型光电吊面对海量图像数据，只能采取多路图像数据选通一路的方法，同一时刻只能获取、传输和处理其中一个探测器的图像数据。受上述实现方法的影响，目标在同一时刻的其他波段图像信息被舍弃了，无法通过其他波段的图像信息提高目标检测性能。虽然多波段微小型光电吊舱拓展了波段维度的探测能力，但在时间维度的并行处理性能并没有提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统，能够保留微小型光电吊舱多波段目标信号探测能力，又能对同一时刻的多波段目标信号进行实时、并行和同步的传输和处理。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统，包括处于光电吊舱端的多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元，处于飞机平台端的图像聚合单元、FPGA单元B、多通道AI处理器单元以及图像存储单元，以及用于连接光电吊舱端和飞机平台端的单通道高速链路；
所述多路光电探测器用于采集不同波段的光子信号，通过光电转换电路生成图像电信号，并将多路图像信号输出到所述FPGA单元A；所述FPGA单元A用于实现多路图像信号的采集，生成多路图像数据并输出到所述图像聚合单元；所述图像聚合单元将多路图像数据聚合为聚合图像数据后输出到所述单通道高速链路；所述单通道高速链路将聚合图像数据传送至飞机平台端的图像解聚单元；图像解聚单元用于实现对聚合图像数据进行解聚，并将解聚后的图像数据并行输出到FPGA单元B；FPGA单元B用于对收到的多路图像数据进行预处理，再将预处理后的多路图像数据对应输出至多通道AI处理器单元；多通道AI处理器单元对接收到的多路图像数据进行目标检测识别，并将已检测图像数存储到图像存储单元。
其中，所述多路光电探测器根据任务需要灵活配置，分别采用短波红外、可见光、长波红外探测器与长焦和广角镜头的不同组合配置。
其中，所述FPGA单元A配置有图像接收处理软件，提供图像数据传输通道，用于对多路图像信号进行并行处理，生成多路图像数据。
其中，所述图像聚合单元根据任务需要灵活配置，选择将2路、3路或4路图像数据聚合为1路高速图像数据后输出到所述单通道高速链路。
其中，多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元具有高集成度设计，内置于微型或小型光电吊舱中。
其中，所述单通道高速链路采用光纤或高速串行线路的高速视频传输链路。
其中，图像解聚单元根据任务需要灵活配置，将选择将接收到的1路高速聚合图像数据解聚为2路、3路或4路图像数据后并行输出到FPGA单元B。
其中，所述FPGA单元B配置有图像预处理软件，提供图像数据传输通道，用于完成多路图像数据的去噪、增强、矫正以及滤波的预处理。
其中，所述多通道AI处理器单元根据任务需要灵活配置，依据多路图像数据的数量配置AI处理器，不同的AI处理器配置有针对不同波段图像的目标检测软件，分别完成不同波段图像数据的检测识别，输出目标位置以及置信度信息，根据任务需要，将已检测图像数据进行压缩并发送到所述图像存储单元。
有益效果
1、本发明系统可用于实现微型或小型光电吊舱与飞机平台之间的多路探测器图像数据同步实时传输、处理、转发或存储，既拓展了微型或小型平台在多波段维度的信息探测能力，又提高了其在时间维度的信息并行处理性能，最大限度地提升系统平台的整体功能和性能，具有很好的实时性、灵活性和低成本特性。
2、本发明多路光电探测器、图像聚合单元、图像解聚单元以及多通道AI处理器单元可根据任务需要灵活配置，可完成多模目标图像的同步并行检测，具有实时性好、传输速率高、链路成本低和灵活性好等特点。
3、本发明中，FPGA单元A配置有图像接收处理软件，提供图像数据传输通道，用于对多路图像信号进行并行处理生成多路图像数据，有效解决不同数据宽度、不同数据速率、不同接口差异等互联问题。
4、本发明中，单通道高速链路将聚合高速图像数据传送至飞机平台端的图像解聚单元，单通道高速链路一般采用光纤、高速串行线路等高速视频传输链路，采用单通道链路用于简化传输线路、减轻体积重量，有利于微型光电吊舱与飞机平台之间的工程实现。
5、本发明中，多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元具有高集成度设计，可内置于微型或小型光电吊舱中。
6、本发明多通道AI处理器单元根据任务需要灵活配置，依据多路图像数据的数量配置AI处理器，不同的AI处理器配置有针对不同波段图像的目标检测软件，分别完成不同波段图像数据的检测识别，输出目标位置以及置信度信息，根据任务需要，将已检测图像数据进行压缩并发送到所述图像存储单元。
附图说明
图1为本发明系统示意图。
图2为本发明系统工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种微型光电吊舱多通道图像传输和处理系统，如图1所示，包括多路光电探测器、FPGA单元A、图像聚合单元、单通道高速链路、图像聚合单元、FPGA单元B、多通道AI处理器单元以及图像存储单元。其中，多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元处于光电吊舱端；单通道高速链路用于连接光电吊舱端和飞机平台端；图像聚合单元、FPGA单元B、多通道AI处理器单元以及图像存储单元处于飞机平台端。
具体地，本发明系统工作流程如图2所示。所述多路光电探测器用于采集不同波段的光子信号，通过光电转换电路生成图像电信号，并将多路图像信号输出到所述FPGA单元A。多路光电探测器可根据任务需要灵活配置，可分别采用短波红外、可见光、长波红外探测器与长焦、广角镜头的不同组合配置。本实施例中，选取了短波红外探测器+广角镜头、可见光探测器+广角镜头、长波红外探测器+广角镜头、长波红外探测器+长焦镜头四种探测器的组合配置，可采集目标不同波段的光子信号，获取更为丰富的目标特征信息，四路光电探测器通过光电转换电路生成图像电信号，并将四路图像信号输出到FPGA单元A。
所述FPGA单元A配置有图像接收处理软件，提供图像数据传输通道，用于对多路图像信号进行并行处理，生成多路图像数据并输出到所述图像聚合单元。有效解决不同数据宽度、不同数据速率、不同接口差异等互联问题。
所述图像聚合单元可根据任务需要灵活配置，可选择将2路、3路或4路图像数据聚合为1路高速图像数据后输出到所述单通道高速链路。本实施例中，选择将4路图像数据聚合为1路高速图像数据，聚合后的高速图像数据输出到单通道高速链路。
进一步地，多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元具有高集成度设计，可内置于微型或小型光电吊舱中。
所述单通道高速链路将聚合图像数据传送至所述飞机平台端的图像解聚单元；进一步地，单通道高速链路一般采用光纤、高速串行线路等高速视频传输链路，采用单通道链路用于简化传输线路、减轻体积重量、降低传输链路成本，有利于微型光电吊舱与飞机平台之间的工程实现。
所述图像解聚单元可根据任务需要灵活配置，将选择将接收到的1路高速聚合图像数据解聚为2路、3路或4路图像数据，并将多路图像数据并行输出到所述FPGA单元B。
所述FPGA单元B配置有图像预处理软件，提供图像数据传输通道，用于完成多路图像数据的去噪、增强、矫正以及滤波等预处理，再将预处理后的多路图像数据分别输出至对应的所述多通道AI处理器单元。本实施例中，由于广角长波红外图像和长焦长波红外图像具有相同的幅面尺寸和图像帧频，FPGA单元B将两幅不同焦距下的红外图像拼接为一幅，减少一路图像数据以降低后端AI处理器单元配置负担，经过上述预处理后得到3路图像数据分别输出至对应的所述多通道AI处理器单元。
所述多通道AI处理器单元可根据任务需要灵活配置，依据多路图像数据的数量配置AI处理器，不同的AI处理器配置有针对不同波段图像的目标检测软件，分别完成不同波段图像数据的检测识别，输出目标位置、置信度等信息，根据任务需要，可将已检测图像数据进行压缩并发送到所述图像存储单元。本实施例中，根据FPGA单元B输出的3路图像数据，配置了3通道AI处理器。
所述图像存储单元用于存储被多通道AI处理器单元压缩后的已检测图像数据。
综上，本发明提出了一种适用于微型或小型光电吊舱与飞机平台间的多通道图像数据同步实时传输和处理系统，其中，光电吊舱端设有多路光电探测器、FPGA单元A和图像聚合单元；单通道高速链路用于连接光电吊舱端和飞机平台端；飞机平台端设有图像解聚单元、FPGA单元B、多通道AI处理器单元和图像存储单元。所述多路光电探测器具有不同波段光谱探测能力，可采用短波红外、可见光、长波红外与长焦、广角镜头的不同组合；FPGA单元A和图像聚合单元用于实现多路图像信号的采集与高速图像数据的聚合；单通道高速链路将聚合图像数据传送至飞机平台端的图像解聚单元；图像解聚单元、FPGA单元B、多通道AI处理器单元用于实现高速聚合图像数据解聚以及多路图像数据的预处理和目标检测识别，并将已检测图像数据存储到图像存储单元。本发明可满足微型或小型光电吊舱的多通道图像同步传输和处理要求，其可裁剪特性能适应不同的图像处理任务需求，具有很好的实时性、灵活性和低成本特性。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (9)

1.一种微型光电吊舱多通道图像传输与处理系统，其特征在于，包括处于光电吊舱端的多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元，处于飞机平台端的图像聚合单元、FPGA单元B、多通道AI处理器单元以及图像存储单元，以及用于连接光电吊舱端和飞机平台端的单通道高速链路；；
所述多路光电探测器用于采集不同波段的光子信号，通过光电转换电路生成图像电信号，并将多路图像信号输出到所述FPGA单元A；所述FPGA单元A用于实现多路图像信号的采集，生成多路图像数据并输出到所述图像聚合单元；所述图像聚合单元将多路图像数据聚合为聚合图像数据后输出到所述单通道高速链路；所述单通道高速链路将聚合图像数据传送至飞机平台端的图像解聚单元；图像解聚单元用于实现对聚合图像数据进行解聚，并将解聚后的图像数据并行输出到FPGA单元B；FPGA单元B用于对收到的多路图像数据进行预处理，再将预处理后的多路图像数据对应输出至多通道AI处理器单元；多通道AI处理器单元对接收到的多路图像数据进行目标检测识别，并将已检测图像数据存储到图像存储单元。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多路光电探测器根据任务需要灵活配置，分别采用短波红外、可见光、长波红外探测器与长焦和广角镜头的不同组合配置。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述FPGA单元A配置有图像接收处理软件，提供图像数据传输通道，用于对多路图像信号进行并行处理，生成多路图像数据。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像聚合单元根据任务需要灵活配置，选择将2路、3路或4路图像数据聚合为1路高速图像数据后输出到所述单通道高速链路。
5.如权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，多路光电探测器、FPGA单元A以及图像聚合单元具有高集成度设计，内置于微型或小型光电吊舱中。
6.如权利要求1-4任意一项所述的系统，所述单通道高速链路采用光纤或高速串行线路的高速视频传输链路。
7.如权利要求4所述的系统，图像解聚单元根据任务需要灵活配置，将选择将接收到的1路高速聚合图像数据解聚为2路、3路或4路图像数据后并行输出到FPGA单元B。
8.如权利要求1所述的系统，所述FPGA单元B配置有图像预处理软件，提供图像数据传输通道，用于完成多路图像数据的去噪、增强、矫正以及滤波的预处理。
9.如权利要求1所述的系统，所述多通道AI处理器单元根据任务需要灵活配置，依据多路图像数据的数量配置AI处理器，不同的AI处理器配置有针对不同波段图像的目标检测软件，分别完成不同波段图像数据的检测识别，输出目标位置以及置信度信息，根据任务需要，将已检测图像数据输出至其它任务单元或进行压缩存储。
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