[實用新型]基于FPGA的全偏振成像處理系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN203414766U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 駱常見;沈潔;王慧斌;徐淑芳;陳哲
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01C11/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

技術領域

本實用新型涉及圖像采集技術領域，具體涉及一種應用于水下環(huán)境中全偏振信息采集處理系統(tǒng)。

背景技術

在水下環(huán)境中由于水體對光的吸收和散射作用較大，光能量在水中衰減迅速，使水下成像呈現(xiàn)霧化效果，對比度較差。偏振成像系統(tǒng)采集目標與背景的偏振信息，由于背景較為雜亂，造成背景反射光的偏振度均較低，而目標反射光的偏振度卻比背景反射光的偏振度大很多，因此利用目標與背景反射光的偏振信息差別可以較好的區(qū)分目標與背景，因此，基于偏振成像設備對水下偏振信息采集將在未來的水下探測中具有廣泛應用前景。

根據(jù)國外最新研究成果，圓偏振光被水粒子散射后，圓偏振狀態(tài)就會發(fā)生改變，而圓偏振光經(jīng)過目標反射后圓偏振態(tài)改變較小，因此與陸地上偏振信息采集系統(tǒng)絕大多數(shù)是針對線偏振不同，在水下實現(xiàn)對偏振信息采集時增加對光的圓偏振分量采集更有利于提取目標信息和對目標進行探測?；谝陨厦枋觯环N水下全偏振信息采集處理裝置應運而生。

實用新型內(nèi)容

實用新型目的：針對現(xiàn)有技術中存在的問題與不足，本實用新型提供基于FPGA的全偏振成像處理系統(tǒng)，通過設計線偏振和圓偏振信息的集成采集裝置和計算方法可以獲取水下物體的全偏振信息。

技術方案：一種基于FPGA的全偏振成像處理系統(tǒng)，全偏振信息采集部分是由一個圓偏振相機和三個線偏振相機組成。全偏振信息控制與處理部分是本裝置的核心，主要基于FPGA設計，包括電源、SRAM1（第一靜態(tài)隨機存儲器）、SRAM2（第二靜態(tài)隨機存儲器）、FLASH配置芯片、FPGA芯片、一個D/A數(shù)模轉換器、串行接口和LED。所述一個圓偏振相機和三個線偏振相機的輸出端通過I²C總線與FPGA芯片連接；所述FPGA芯片的輸出端分別連接LED和D/A數(shù)模轉換器；所述D/A數(shù)模轉換器通過串行接口和電纜線連接上位機；所述FPGA芯片還分別連接SRAM1、SRAM2和FLASH配置芯片；所述電源用于給全偏振信息控制與處理部分供電。

四個相機在I²C總線和觸發(fā)脈沖的控制下同步采集目標圖像，完成全偏振信息采集。FPGA讀取SRAM1中四幅偏振圖像數(shù)據(jù)進行偏振圖像的參數(shù)解算，通過圓偏振相機和三個線偏振相機采集的圖像可以解算出目標的總光強、線偏振分量和圓偏振分量，從而完成偏振參數(shù)計算。LED用于標示SRAM2存儲和輸出狀態(tài)。系統(tǒng)通過VGA輸出控制模塊將SRAM2中數(shù)據(jù)輸出到D/A數(shù)模轉換器，而后通過串行接口和電纜線連接到上位機上顯示圖像。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所提供的基于FPGA的全偏振成像處理系統(tǒng)，采用線偏振和圓偏振集成的四偏振相機，同步采集目標的全偏振信息，依靠FPGA實現(xiàn)對系統(tǒng)各部分的配置，并依次實現(xiàn)偏振圖像采集控制、偏振參數(shù)圖像存儲和偏振參數(shù)圖像的輸出功能。系統(tǒng)采集的水下目標全偏振信息較普通的光強信息和線偏振信息更有利于水下目標的識別檢測。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的系統(tǒng)結構圖；

圖2為本實用新型的FPGA芯片內(nèi)部功能結構圖；

圖3為本實用新型實施例的FPGA芯片外圍連接圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型。

如圖1所示，基于FPGA的全偏振成像處理系統(tǒng)，主要包括全偏振信息采集部分和全偏振信息控制與處理部分。全偏振信息采集部分包括一個圓偏振相機、三個線偏振相機。全偏振信息控制與處理部分包括電源、SRAM1、SRAM2、FLASH配置芯片、FPGA芯片、LED、一個D/A數(shù)模轉換器和串行接口。

一個圓偏振相機和三個線偏振相機的輸出端通過I²C總線與FPGA芯片連接；FPGA芯片的輸出端分別連接LED和D/A數(shù)模轉換器；D/A數(shù)模轉換器通過串行接口和電纜線連接上位機；FPGA芯片還分別連接SRAM1、SRAM2和FLASH配置芯片；電源用于給全偏振信息控制與處理部分供電。

四個相機在I²C總線和觸發(fā)脈沖的控制下同步采集目標圖像，完成全偏振信息采集。FPGA讀取SRAM1中四幅偏振圖像數(shù)據(jù)進行偏振圖像的參數(shù)解算，通過圓偏振相機和三個線偏振相機采集的圖像可以解算出目標的總光強、線偏振分量和圓偏振分量，從而完成偏振參數(shù)計算。LED用于標示SRAM2存儲和輸出狀態(tài)。系統(tǒng)通過VGA輸出控制模塊將SRAM2中數(shù)據(jù)輸出到D/A數(shù)模轉換器，而后通過串行接口和電纜線連接到上位機上顯示圖像。