光通信圖像采集系統(tǒng)設(shè)計及圖像處理算法研究.pdf

1、空間光通信以其高帶寬、高碼率、高保密性及抗干擾等優(yōu)點成為光通信發(fā)展的新方向，目前已成為各國研究工作的熱點。由于空間環(huán)境復(fù)雜，捕獲、瞄準和跟蹤(APT)技術(shù)已成為實現(xiàn)空間光通信的關(guān)鍵和難題，APT系統(tǒng)的精度對整個通信的成功與否起著至關(guān)重要的作用。而APT的精度在很大程度上取決于圖像采集系統(tǒng)對目標位置的檢測精度。本文針對衛(wèi)星激光通信終端系統(tǒng)，提出了圖像采集系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，并對相應(yīng)的圖像處理算法進行了仿真研究。
　　首先提出圖像采集系統(tǒng)

2、的總體設(shè)計方案，給出系統(tǒng)各模塊（包括圖像處理器模塊、IEEE-1394控制器模塊、USB總線模塊和電源模塊）的連接關(guān)系。介紹了與后續(xù)軟硬件實現(xiàn)相關(guān)的IEEE-1394總線和USB總線的協(xié)議規(guī)定。
　　然后針對圖像采集和成像過程中的點、線等隨機噪聲，分別采用中值濾波、均值濾波、改進的中值濾波和自適應(yīng)均值濾波方法對圖像進行濾波處理。采用信噪比作為衡量標準比較四種濾波方法的優(yōu)劣，確定自適應(yīng)均值濾波為本系統(tǒng)的圖像預(yù)處理算法。
　　背

3、景噪聲對空間光通信鏈路的穩(wěn)定性和通信質(zhì)量會產(chǎn)生很大影響，甚至造成鏈路中斷。本文對恒星背景出現(xiàn)在光探測器視場中的概率進行了仿真實驗，結(jié)果表明恒星會以一定規(guī)律出現(xiàn)在視場。接著詳細分析影響恒星背景光功率強度的因素，給出幾種減弱恒星背景影響的措施。采用基于模板匹配的三種濾波方法去除恒星背景光斑，提取出了目標。
　　最后,根據(jù)圖像采集系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，對各模塊進行硬件電路設(shè)計和驅(qū)動程序設(shè)計。采用外部擴展256K字Flash的數(shù)字信號處理器