[發(fā)明專利]星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010311683.8
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111464755B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高昆;華梓錚;李果;顧海侖;王更科;周穎婕;楊樺;李若嫻;陳卓一;孔祥皓
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N5/217
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

1.一種星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述方法包括：

通過星載FPGA采集多幀連續(xù)短曝光圖像，并將所述多幀連續(xù)短曝光圖像存儲至第一存儲器中；

通過星載FPGA控制姿態(tài)傳感器采集與所述多幀連續(xù)短曝光圖像拍攝時間內(nèi)對應(yīng)的多個衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將多個所述衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)存儲至第二存儲器中；

對所述衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，得到與所述多幀連續(xù)短曝光圖像一一對應(yīng)的衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，并存儲至第三存儲器中；

對經(jīng)過插值運(yùn)算后的所述衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)運(yùn)算，得到與插值運(yùn)算后的所述姿態(tài)數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像的矯正數(shù)據(jù)，并將所述矯正數(shù)據(jù)存儲至第四存儲器中；

對與所述矯正數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像上的像素進(jìn)行像素地址映射計(jì)算，并讀取像素地址數(shù)據(jù)；依次對所述矯正數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像中每行像素進(jìn)行像素地址映射計(jì)算，在完成一行像素地址映射計(jì)算后，讀取一行像素地址數(shù)據(jù)并進(jìn)行疊加運(yùn)算，完成整幅圖像計(jì)算，直至與所述矯正數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像上的像素地址數(shù)據(jù)均完成計(jì)算，得到增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)；

將處理得到的增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)傳輸給任意設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行處理，或者轉(zhuǎn)換為視頻信號輸出至成像設(shè)備；

清空第一存儲器、第二存儲器、第三存儲器和第四存儲器中的數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述插值運(yùn)算的運(yùn)算方法為：采用二次插值方式，向FPGA輸入姿態(tài)數(shù)據(jù)的橫縱坐標(biāo)和插值使能信號，F(xiàn)PGA對輸入的所述姿態(tài)數(shù)據(jù)的橫縱坐標(biāo)和所述插值使能信號采用賽靈思的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算IP核進(jìn)行相應(yīng)的雙精度浮點(diǎn)數(shù)的乘法和除法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述姿態(tài)運(yùn)算的運(yùn)算方法為：向FPGA輸入多個參數(shù)，多個參數(shù)包括相應(yīng)的星載FPGA拍攝角度、姿態(tài)數(shù)據(jù)、高斯模板和使能信號，采用雙精度浮點(diǎn)類型運(yùn)算方法進(jìn)行運(yùn)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述姿態(tài)運(yùn)算輸入相應(yīng)的參數(shù)和輸出相應(yīng)的結(jié)果均按照流水線的形式進(jìn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述矯正數(shù)據(jù)包括平移矩陣和旋轉(zhuǎn)矩陣。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述像素地址的容量為一行像素中所包含的像素的數(shù)量的2倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，在將處理得到的增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)傳輸給其它設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行處理，或者轉(zhuǎn)換為視頻信號輸出給成像設(shè)備顯示之前，包括：

將處理得到的增強(qiáng)后的圖像進(jìn)行存儲，所述圖像存儲的大小為10位。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理方法，其特征在于，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括三維空間信息和時間信息，所述三維空間信息包括俯仰，平移和翻轉(zhuǎn)角度。

9.一種基于星載相機(jī)短曝光圖像序列信噪比實(shí)時處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

采集模塊一，用于通過星載FPGA采集多幀連續(xù)短曝光圖像，并將所述多幀連續(xù)短曝光圖像存儲至第一存儲器中；

采集模塊二，用于通過星載FPGA控制姿態(tài)傳感器獲取與采集所述多幀連續(xù)短曝光圖像拍攝時間內(nèi)對應(yīng)的多個衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將多個所述衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)存儲至第二存儲器中；

運(yùn)算模塊一，用于對所述衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，得到與所述多幀連續(xù)短曝光圖像一一對應(yīng)的衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，并存儲至第三存儲器中；

運(yùn)算模塊二，用于對經(jīng)過插值運(yùn)算后的所述衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)運(yùn)算，得到與所述姿態(tài)數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像的矯正數(shù)據(jù)，并將所述矯正數(shù)據(jù)存儲至第四存儲器中；

運(yùn)算模塊三，用于對與所述矯正數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像上的像素進(jìn)行像素地址映射計(jì)算，并讀取像素地址數(shù)據(jù)；依次對所述矯正數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像中每行像素進(jìn)行像素地址映射計(jì)算，在完成一行像素地址映射計(jì)算后，讀取一行像素地址數(shù)據(jù)并進(jìn)行疊加運(yùn)算，完成整幅圖像計(jì)算，直至與所述矯正數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的所述多幀連續(xù)短曝光圖像上的像素地址數(shù)據(jù)均完成計(jì)算，得到增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)；

應(yīng)用模塊，用于將處理得到的增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)傳輸給任意設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行處理，或者轉(zhuǎn)換為視頻信號輸出至成像設(shè)備；

處理模塊，用于清空第一存儲器、第二存儲器、第三存儲器和第四存儲器中的數(shù)據(jù)。