[發明專利]流水線方式零延時提取圖像銳度信息的邏輯電路及提取方法

有效

• 申請號: 201711200081.X
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107911605B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張豪;劉彤
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/208
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種流水線方式零延時提取圖像銳度信息的邏輯電路及提取方法，采用現場可編程門陣列(FPGA)作為圖像處理的硬件實現平臺，將邏輯電路劃分為：像素坐標解析邏輯電路、像素值行緩沖邏輯電路、圖像銳度運算觸發器邏輯電路、像素級銳度運算邏輯電路、圖像級銳度累加邏輯電路等5部分。利用高清視頻源上疊加的時序信號，實時重建圖像像素的坐標索引值，用于后續的觸發控制邏輯；通過多通道緩沖隊列方式，將圖像數據重新分組，使后續的處理流水線化。本發明的有益效果是：使機載光電探測系統實現了圖像銳度信息的獲取，并具備自動對焦功能的前提條件。使可見光成像部件的成像質量、智能化水平、一體化程度提高。

技術領域

本發明屬于機載光電探測系統的圖像處理電路，涉及一種流水線方式零延時提取圖像銳度信息的邏輯電路及提取方法。

背景技術

集成可見光成像裝置的機載光電探測系統，受可見光相機視場角調整和被探測目標的距離變化等因素影響，往往不能夠清晰成像。造成這一現象的原因是，相機鏡頭的最佳成像靶面與CCD感光面不重合，即沒有準確對焦。現有的措施是在系統初始化時進行一次手動對焦；在系統正常探測過程中，遇到畫面模糊不清時，則手動進行對焦補償。現有措施的劣勢包括，嚴重依賴操作人員的主觀判斷、響應速度慢、對焦準確與否缺乏評價標準。在操作人員處理多項任務或者被探測目標距離變化劇烈時，往往延誤時機，甚至會導致目標跟蹤失敗。因此急需一種無人操作的、自動化的對焦補償方法，完成初始化自動對焦、實時自動伺服對焦和一鍵自動對焦。其中的一項關鍵技術，是從圖像中零延時地提取銳度信息，以此作為自動對焦控制回路的給定輸入。

機載光電探測系統是航電系統的重要組成部分，它利用物體(目標及背景)的自身輻射或反射可見光所體現的物理特征，通過自動或人工判定目標，實現對目標的探測、識別和跟蹤，在對目標精確跟蹤的過程中，實時獲取目標相對運動的特征信息，提供給武器系統進行解算。它是多項技術綜合的復雜系統，主要包括光學部件、光機框架部件、可見光成像部件、紅外成像部件、激光部件、伺服控制部件、信息處理部件、圖像自動跟蹤部件和系統控制部件等。與雷達相比，機載光電探測系統具有被動探測、獲得目標更加逼真、探測精度高的優點。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種流水線方式零延時提取圖像銳度信息的邏輯電路及提取方法，適用于機載光電探測系統的、流水線方式的、零延時提取圖像銳度信息。

技術方案

一種流水線方式零延時提取圖像銳度信息的邏輯電路，其特征在于：采用現場可編程門陣列FPGA，將邏輯電路劃分為：像素坐標解析邏輯電路、像素值行緩沖邏輯電路、圖像銳度運算觸發器邏輯電路、像素級銳度運算邏輯電路和圖像級銳度累加邏輯電路；

像素坐標解析邏輯電路接收上一級可見光視頻采集電路輸出的場同步信號和數據標識信號，解析當前像素坐標值后輸出行坐標和列坐標數據至圖像銳度運算觸發器邏輯電路；所述像素坐標解析邏輯電路采用視頻同步時鐘信號PCLK觸發計數器，在VSYNC和DE信號均有效即邏輯“1”時，遞增像素的列坐標值(x＝x+1)；

圖像銳度運算觸發器邏輯電路將當前像素坐標值與預設定的銳度計算區域對比后同時輸出觸發信號至像素級銳度運算邏輯電路和圖像級銳度累加邏輯電路；

像素值行緩沖邏輯電路接收上一級可見光視頻采集電路輸出的視頻數據流，將當前像素灰度、LIN1數據和LIN2數據共同輸出至像素級銳度運算邏輯電路；所述像素值行緩沖邏輯電路采用2組串行移位寄存器隊列LIN1、LIN2搭建，每列長度和圖像每行的像素個數相同，寄存器的數據深度與像素灰度的數據深度相同；LIN1的數據輸入端接收當前像素灰度，LIN2的數據輸入端接LIN1的輸出端；數據的移位由視頻同步時鐘信號PCLK觸發；當前像素灰度輸出端、LIN1數據輸出端、LIN2數據輸出端共同組成輸出端口；