[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811548187.3
• 申請(qǐng)日: 2018-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109685782A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭寶輝;楊飛;陳必新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京遙感設(shè)備研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 中國(guó)航天科工集團(tuán)公司專(zhuān)利中心 11024
• 代理人: 葛鵬

1.一種基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：頂層控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、閾值計(jì)算模塊、均值方差計(jì)算模塊和星點(diǎn)判斷模塊，所述頂層控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、閾值計(jì)算模塊、均值方差計(jì)算模塊和星點(diǎn)判斷模塊均在FPGA中運(yùn)行，其中數(shù)據(jù)緩存模塊、閾值計(jì)算模塊、均值方差計(jì)算模塊和星點(diǎn)判斷模塊順次連接，

所述頂層控制模塊，用于Z個(gè)通道數(shù)據(jù)間連接，每個(gè)通道的圖像信號(hào)按像素行存儲(chǔ)在RAM中；

所述數(shù)據(jù)緩存模塊，用于每個(gè)通道的M行數(shù)據(jù)預(yù)緩存；

所述閾值計(jì)算模塊，用于將所述數(shù)據(jù)緩存模塊釋放出的M行數(shù)據(jù)，以中間像素行作為中心開(kāi)M×N窗口，進(jìn)行不同位置的數(shù)據(jù)計(jì)算，所述M為開(kāi)窗的行數(shù)；

所述均值方差計(jì)算模塊，用于計(jì)算開(kāi)窗中心點(diǎn)的均值和方差值，得到灰度分割低閾值；

所述星點(diǎn)判斷模塊，用于判斷星點(diǎn)有效性并記錄坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)緩存模塊、閾值計(jì)算模塊、均值方差計(jì)算模塊和星點(diǎn)判斷模塊是所述頂層控制模塊的子模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述RAM中共有M+1行圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述M+1行圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中同一時(shí)刻只存儲(chǔ)M行圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)起始位置進(jìn)入一行新的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，則末端位置釋放出M行舊的圖像數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)緩存模塊的數(shù)目為Z個(gè)。

6.一種基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

頂層控制模塊連接Z個(gè)通道間數(shù)據(jù)，每個(gè)通道的圖像信號(hào)按像素行存儲(chǔ)在RAM中；

數(shù)據(jù)緩存模塊將每個(gè)通道的M行數(shù)據(jù)預(yù)緩存；

閾值計(jì)算模塊將所述數(shù)據(jù)緩存模塊釋放出的M行數(shù)據(jù)，以中間像素行作為中心開(kāi)M×N窗口，進(jìn)行不同位置的數(shù)據(jù)計(jì)算，所述M為開(kāi)窗的行數(shù)；

均值方差計(jì)算模塊計(jì)算開(kāi)窗中心點(diǎn)的均值和方差值，得到灰度分割低閾值；

星點(diǎn)判斷模塊判斷星點(diǎn)有效性并記錄坐標(biāo)；

所述頂層控制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、閾值計(jì)算模塊、均值方差計(jì)算模塊和星點(diǎn)判斷模塊均在FPGA中運(yùn)行，其中數(shù)據(jù)緩存模塊、閾值計(jì)算模塊、均值方差計(jì)算模塊和星點(diǎn)判斷模塊順次連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于，每個(gè)通道的圖像信號(hào)按像素行存儲(chǔ)在RAM中，RAM中共有M+1行圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于，所述閾值計(jì)算模塊進(jìn)行不同位置的數(shù)據(jù)計(jì)算包括：計(jì)算閾值計(jì)算區(qū)域的像素的和與平方和。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于，所述均值方差計(jì)算模塊計(jì)算開(kāi)窗中心點(diǎn)的均值和方差值根據(jù)算法：

thd_low＝avg+k×δ

k為閾值計(jì)算系數(shù)，avg為“閾值計(jì)算區(qū)域”的像素灰度均值，

δ為“閾值計(jì)算區(qū)域”的像素灰度標(biāo)準(zhǔn)差，

g_ij為i行j列的像素值。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于FPGA的高速星點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于，所述星點(diǎn)判斷模塊判斷星點(diǎn)有效性包括：星點(diǎn)判斷模塊接收均值方差計(jì)算模塊傳來(lái)的灰度分割低閾值，“當(dāng)前掃描像素”滿(mǎn)足下面條件之一后即認(rèn)為是星點(diǎn)像斑：

a、“當(dāng)前掃描像素”灰度值為“星點(diǎn)判斷區(qū)域”灰度最大值，星點(diǎn)判斷區(qū)域?yàn)樾屈c(diǎn)周邊3×3區(qū)域；

b、“星點(diǎn)判斷區(qū)域”灰度大于thd_low的像素個(gè)數(shù)大于等于pixnum_thd，pixnum_thd為設(shè)定個(gè)數(shù)，為常數(shù)值；

c、“當(dāng)前掃描像素”灰度值小于等于thd_high，thd_high為設(shè)定高閾值，為常數(shù)值。