星图实时预处理方法研究及实现

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1、华中科技大学硕士学位论文星图实时预处理方法研究及实现姓名：杨清珍申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：沈绪榜;陈朝阳20050401摘要随着数字图像处理的应用领域不断扩大数字图像实时处理技术成为研究的热点VLSI技术的迅猛发展为数字图像实时处理技术提供了物质基础其中FPGA(现场可编程门阵列)的特点使其非常适用于一些基于像素级的图像处理系统利用CMOS摄像机实拍到的星图经过恒星检测星图识别和姿态确定计算出星敏感器瞄准线在惯性空间的瞬时指向从而确定运动载体的三轴绝对姿态星图识别需要精确的恒星位置则必须对星图

2、消除噪声以及对星图目标进行细分定位采用标志寄存器进行缓存通过连通域的方法完成了星图的预处理即单点噪声滤除根据对恒星成像的分析选择了带阈值的质心法计算目标块的质心以及图像分割合适的阈值用两个状态机分别实现了前部分的图像分割和后部分的质心计算用一组双口RAMDPRAM暂存质心法计算的中间数据质心计算采用了Altera的除法器ip核进行流水计算计算精度达到0.1像素级计算速度为每秒10帧每帧512*512像素CMOS敏感器不是I2C总线电路,因此同ARM连接必须有驱动电路(时序逻辑电路)CMOS星敏感器的驱动电路由五个模块组

3、成分别是接口模块协调信号模块帧模块行模块列模块完成了CMOS星敏感器STAR250数据手册的总体要求以及本项目每秒10帧的具体要求将基于CMOS星敏感器的星图预处理以及CMOS星敏感器的驱动电路时序逻辑电路在一块Altera的芯片EP1S10B672C6上实现实验证明设计满足要求关键词CMOS星敏感器质心定位FPGAIAbstractAstheapplicationfieldsofdigitalimageprocessingextendcontinuously,real-timeprocessingtechnology

4、ofthedigitalimageprocessinghasbecomeahotspotofresearch.Today’sVLSItechnologyprovidesthisprocessingtechnologywithaphysicalbase--FPGA,especiallyinthereal-timepixel-levelimageprocessing.UsingthestarimagesshootbyCMOSvidicon,systemcancalculatetheinstantaneousdirectio

5、nofaxisofthestarsensorininertiaspacethroughsuchstepsasstardetection,identificationofstarcloudsandascertainmentofposition,soitcandecidethethreeabstractaxespositionofacarrier.Locatingthestarpreciselyisnecessaryforthesakeofstaridentification.Starimagenoisemustbefil

6、teredandCentroidLocatingmustbecalculatedatthesametime.Thenusingflagregisterstostoredatatemporarily,singlepixelnoisecanbefilteredbyconnectiveregiontechnique.BasedontheanalysisofstarimageshootbyCMOSstarsensor,theappropriatethresholdvalueandCentroidLocatingwiththre

7、sholdarecalculated.TwostatemachinesaredesignedtoimplementimagesegmentationandCentroidLocatingcalculationseparately,andtheCentroidLocatingdataisstoredtemporarilyinagroupofDPRAMs.Centroid-LocatingcalculationiscarriedoutwithAltera’sdividerIPcoreandpipelinetechnique

8、.Theresolutionofcalculationis0.1pixelandthroughoutis10framespersecond(512*512pixelsperframe).WhenitconnectstoARM,drivingcircuits(sequentiallogicalcircuits)isnecessary