为实现在复杂背景光照条件下具有较高的光斑探测灵敏度，高精度的坐标计算，及大于 1000 fps的结果输出速度，介绍了一种基于近红外 CMOS图像传感器，实时计算光斑质心坐标并输出的系统。设计使用安森美半导体公司的 Python1300系列近红外图像传感器 NOIP1FN1300A对激光光斑成像。利用 Cyclone4系列低功耗 FPGA对传感器进行驱动和解串，应用可靠的质心算法实时计算光斑坐标。结果输出部分分别采用 USB2.0和 RS422接口实时输出目标图像和质心坐标。该设计最终具有 1500 fps的实时处理能力，软件代码简洁，质心坐标计算精确，系统功耗低等优点。
图像传感器 近红外 质心坐标 image sensor, FPGA, near-infrared, spot coordinate FPGA
1 重庆大学 通信工程学院,重庆 400030
2 重庆大学 光电工程学院,重庆 400030
在光电跟踪中,对于低信噪比(SNR)的非对称激光目标图像,采用对Z. Zeev的方法改进过的宏像素质心迭代法来定位目标可明显提高抗噪声能力。该方法利用最大宏像素概念对目标区域进行初步估计,减少了计算量,提高了目标覆盖率。通过改进权值函数和比例函数,进一步提高了抗噪声能力。对于128 pixel×128 pixel的远场红外光斑图像,大小约为4 pixel×4 pixel的非对称目标,当信噪比为-5 dB时,利用该方法得到的质心误差仅为0.3 pixel,平均每帧仅需时50 ms。
图像处理 红外光斑图像 光电跟踪 定位 宏像素
上海交通大学电子信息学院信息与控制研究所, 上海 200030
针对红外序列图像中运动弱小点目标的检测问题,设计了一种基于改进遗传算法优化的修正Top-Hat形态学滤波器算子。其中,优化的修正Top-Hat形态学滤波器可以很好地抑制背景和噪声的影响;改进遗传算法采用新的区间离散化编码和自适应的主次式交叉与变异算子,通过优化搜索全局空间得到的形态学滤波器参量具有较好的滤波性及时效性。并且针对不同信噪比的点目标检测建立了自适应门限。实测数据的处理 结果表明:在虚警概率小于5%情况下,优化的修正Top-Hat形态学滤波器算子对信噪比约为2的复杂图像检测概率大于等于70%,与固定结构元素的Top-Hat形态学滤波器相比检测概率提高了近10%,与用经典遗传算法训练的传统Top-Hat形态学滤波器相比检测概率提高了4%。
图像处理 红外点目标检测 修正Top-Hat 遗传算法 自适应门限
红外光斑中心检测在红外自动验光仪、红外测距仪等光学测量和检测仪器中是一项关键技术,检测算法的精度、速度直接影响光学测量的精度及速度.目前的检测处理系统多是基于PC机的,存在着实时性、稳定性问题.在总结各种检测算法的基础上,基于重心法使用FPGA实现了低信噪比红外光斑中心的实时检测.在实验电路中,先使用视频解码芯片SAA7113将模拟CCD视频信号转化为CCIR656格式数字信号;再在FPGA内部使用流水线结构进行直方图计算,计算阈值,二值化图像,五次二值图像收缩,五次二值图像膨胀处理以去除噪声,然后计算重心坐标.实验电路对红外自动验光仪中产生的视网膜反射红外光斑PAL制式视频图像信号能在1/25 s完成一幅图像的检测.而普通PC完成同一过程需要1 s左右.文章介绍了基于FPGA实现方案.
红外光斑 图像处理 中心检测 FPGA FPGA Infrared spot Image processing Spot detection
