紅外視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理器在內(nèi)河船舶助航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文在分析目前內(nèi)河船舶航行的特點(diǎn)、內(nèi)河船舶導(dǎo)航設(shè)備缺陷以及內(nèi)河紅外圖像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,將數(shù)字信號(hào)處理器DSP技術(shù)和紅外圖像視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合,開(kāi)發(fā)了一套內(nèi)河船舶助航系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)紅外攝像頭攝取圖像,然后送到以DSP為核心的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并運(yùn)行數(shù)字圖像處理算法進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè),檢測(cè)出對(duì)本船構(gòu)成威脅的危險(xiǎn)目標(biāo),并通過(guò)顯示器顯示和聲音報(bào)警,提前提醒船舶操作人員做好避讓準(zhǔn)備。該系統(tǒng)特別適合目前船舶常用助航、導(dǎo)航設(shè)備認(rèn)為的惡劣天氣狀況

2、,特別是大霧等天氣;由于紅外圖像目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),可以為雷達(dá)、GPS等設(shè)備的提供了一種直觀視覺(jué)信息的補(bǔ)充,與其它數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,為船舶的安全航行提供更加可靠的依據(jù)。此外,該系統(tǒng)速度快,實(shí)時(shí)性好;軟件功能靈活,自適應(yīng)能力強(qiáng);由于采用高速電子系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì),系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)。目標(biāo)檢測(cè)算法部分是本文研究的核心之一,本文借鑒人眼視覺(jué)注意機(jī)制的思想,先確定目標(biāo)大致區(qū)域,由粗到細(xì)的檢測(cè)目標(biāo)。具體做法是,首先對(duì)圖像進(jìn)行濾波和銳化預(yù)處理;然

3、后檢測(cè)出水陸線的位置,本文通過(guò)比較兩種途徑水陸線檢測(cè)方法,最終確定通過(guò)簡(jiǎn)單而實(shí)用的基于Sobel邊緣檢測(cè)的方法來(lái)確定水陸線的位置,最后根據(jù)中距離平面成像原理劃定水陸線以上第三十行開(kāi)始到M10的位置(其中M為圖像的行數(shù))作為目標(biāo)檢測(cè)的區(qū)域;通過(guò)對(duì)幾種目標(biāo)檢測(cè)算法的分析和比較,確定以邊緣、紋理以及能量相結(jié)合得方法進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。硬件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法,以TI公司的高性能DSP——TMS320C6416為核心,采用并行流水線技術(shù)。在視頻輸入

4、輸出模塊中采用PhilipsSAA7111A進(jìn)行視頻解碼,SAA7105進(jìn)行視頻編碼,采用單片機(jī)通用IO口模擬I2C總線的方法對(duì)視頻編解碼器初始化,FIFO作為輸入輸出數(shù)據(jù)的緩存,利用FPGA芯片內(nèi)部RAM資源,采用并行流水工作機(jī)制進(jìn)行中值濾波和銳化圖像預(yù)處理。DSP通過(guò)其EMIF接口,擴(kuò)充外部FLASH、SDRAM及FIFO存儲(chǔ)器,采用EDMA方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸;為了實(shí)現(xiàn)圖像采集、圖像處理和圖像顯示同時(shí)進(jìn)行,系統(tǒng)中采用了三幀緩沖策略的