專利名稱：一種基于電子圖像處理器的圖像序列位移矢量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域里的運(yùn)動(dòng)探測技術(shù)，具體是一種基于電子圖像處理器的圖像序列微位移矢量測量裝置，該裝置能夠應(yīng)用于航空、航天長焦距成像光學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定成像領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)載、星載高分辨率遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，成像光學(xué)系統(tǒng)的焦距在不斷地延長，角分辨率也在不斷提高，如近年來發(fā)射的WorldView-2、GeoEye_l/2、IKONOS等衛(wèi)星，焦距都超過10m，角分辨率均小于I μ rad。角分辨率的提高使得系統(tǒng)對于外界的擾動(dòng)更加敏感，事實(shí)上，由于衛(wèi)星平臺(tái)振動(dòng)產(chǎn)生的視軸抖動(dòng)已經(jīng)成為影響遙感圖像質(zhì)量的重要因素。為了補(bǔ)償上述視軸抖動(dòng)引起的圖像質(zhì)量下降，首先應(yīng)當(dāng)采用一種合適的手段，在極短的時(shí)間內(nèi)精確測量視軸抖動(dòng)的角位移信息。C.J.Weaver 和 J.ff.Goodman 于 1966 年提出了 “聯(lián)合相關(guān)變換器”(C.J.Weaver,J.W.Goodman.A technique for optically convolving two functions.App1.0pt.,5:1248-1249, 1966)，該方法基于傅里葉光學(xué)原理，可以借助照相介質(zhì)或空間光調(diào)制器(Space Light Modulator, SLM)實(shí)現(xiàn)。上述方法的基本原理是將圖像時(shí)間序列中前后相鄰的兩幀圖像分別作為參考圖像和目標(biāo)圖像，將二者合成一幀聯(lián)合輸入圖像，通過對該圖像實(shí)施互相關(guān)運(yùn)算，得到含有位移矢量信息的頻譜圖像。如果令輸入的參考圖像為r(x，y)，其中心位于(_a，0);目標(biāo)圖像為t (x，y)，其中心位于(a，0);由參考圖像和目標(biāo)圖像組成的聯(lián)合輸入圖像為f(x，y)，則輸入的圖像可以表示為:f (X，y) =r (x+a, y) +t (x_a, y)則經(jīng)過一次傅里葉變換的頻譜分布為:F (U，V) =exp [ j2 π au]R(u, v) +exp [_j2 π au] T (u, v)其中:R(u, v) = f f r (x, y) exp [_j2 π (ux+vy) ] dxdyT (u, v) = / f t (x, y) exp [-j 2 π (ux+vy) ] dxdyF(u, v),R(u, v)和T(u，v)分別為聯(lián)合輸入圖像、參考圖像和目標(biāo)圖像的傅里葉變換，則聯(lián)合功率譜:
權(quán)利要求
1.一種基于電子圖像處理器的圖像序列位移矢量測量裝置，其特征在于，該裝置包括面陣探測器(201)和圖像處理電路(202)，所述圖像處理電路(202)包括圖像數(shù)據(jù)采集接口模塊(301)、第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)、第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(303)、圖像處理器讀寫與測試接口模塊(304)、電子圖像處理器(305)、D/A轉(zhuǎn)換模塊(306)和二次電源模塊(307); 所述面陣探測器(201)與圖像數(shù)據(jù)采集接口模塊(301)連接，圖像數(shù)據(jù)采集接口模塊(301)與第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)連接，第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)與第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(303)連接，電子圖像處理器(305)分別與第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)、第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(303 )、圖像處理器讀寫與測試接口模塊(304 )、D/A轉(zhuǎn)換模塊(306 )連接，二次電源模塊(307)分別與圖像數(shù)據(jù)采集接口模塊(301)、第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(303)、電子圖像處理器(305 )、D/A轉(zhuǎn)換模塊(306 )連接； 所述面陣探測器(201)輸出的圖像數(shù)據(jù)由圖像數(shù)據(jù)采集接口模塊(301)采集至第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)，第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)存儲(chǔ)該圖像數(shù)據(jù)并同時(shí)將接收的圖像數(shù)據(jù)傳輸給第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(303)，第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(303)接收到第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)傳來的圖像數(shù)據(jù)后，與第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)同時(shí)將圖像數(shù)據(jù)輸入電子圖像處理器(305);第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)在將內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)傳輸至電子圖像處理器(305)后，清空內(nèi)部圖像數(shù)據(jù)或再讀入一幀圖像覆蓋原圖像數(shù)據(jù)；電子圖像處理器(305)讀入兩幀圖像數(shù)據(jù)后，將二者拼接為一幀圖像，并進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算得到二維位移矢量數(shù)據(jù)，然后將二維位移矢量數(shù)據(jù)傳輸至D/A轉(zhuǎn)換模塊(306)，D/A轉(zhuǎn)換模塊(306)將二維位移矢量數(shù)據(jù)由數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量作為補(bǔ)償信號輸出； 所述圖像處理器讀寫與測試接口模塊(304)為電子圖像處理器(305)下載程序或?qū)懭氤绦虻慕涌冢坞娫茨K(307)用于給圖像處理電路(202)提供電源。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于電子圖像處理器的圖像序列位移矢量測量裝置，其特征在于，所述面陣探測器(201)為面陣CCD探測器或面陣CMOS探測器。
3.如權(quán)利要求1所 述的一種基于電子圖像處理器的圖像序列位移矢量測量裝置，其特征在于，所述電子圖像處理器(305)為FPGA或DSP或CPU或GPU。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于電子圖像處理器的圖像序列位移矢量測量裝置，其特征在于，所述第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊(302)為DRAM或SRAM或SDRAM或FPGA內(nèi)部的FIFO。
全文摘要
一種基于電子圖像處理器的圖像序列位移矢量測量裝置涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的運(yùn)動(dòng)探測技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括面陣探測器和圖像處理電路，所述圖像處理電路包括圖像數(shù)據(jù)采集接口模塊、第一圖像數(shù)據(jù)緩存模塊、第二圖像數(shù)據(jù)緩存模塊、圖像處理器讀寫與測試接口模塊、電子圖像處理器、D/A轉(zhuǎn)換模塊和二次電源模塊；通過電子圖像處理器對面陣探測器采集的圖像序列數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，獲得相鄰幀圖像的位移矢量信息，實(shí)現(xiàn)對視軸偏移角度的精確快速探測。本發(fā)明體積小，重量輕，成本低，可靠性高，對空間輻射和劇烈振動(dòng)不敏感，而且運(yùn)算精度高、運(yùn)算速度快，非常適合航空、航天應(yīng)用場合。
文檔編號G01B11/02GK103076003SQ201210571309
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者許博謙, 王剛, 郭永飛, 王磊 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所