专利名称：一种基于电子图像处理器的图像序列位移矢量测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字图像处理领域里的运动探测技术，具体是一种基于电子图像处理器的图像序列微位移矢量测量装置，该装置能够应用于航空、航天长焦距成像光学系统稳定成像领域。
背景技术：
随着机载、星载高分辨率遥感技术的不断发展，成像光学系统的焦距在不断地延长，角分辨率也在不断提高，如近年来发射的WorldView-2、GeoEye_l/2、IKONOS等卫星，焦距都超过10m，角分辨率均小于I μ rad。角分辨率的提高使得系统对于外界的扰动更加敏感，事实上，由于卫星平台振动产生的视轴抖动已经成为影响遥感图像质量的重要因素。为了补偿上述视轴抖动引起的图像质量下降，首先应当采用一种合适的手段，在极短的时间内精确测量视轴抖动的角位移信息。C.J.Weaver 和 J.ff.Goodman 于 1966 年提出了 “联合相关变换器”(C.J.Weaver,J.W.Goodman.A technique for optically convolving two functions.App1.0pt.,5:1248-1249, 1966)，该方法基于傅里叶光学原理，可以借助照相介质或空间光调制器(Space Light Modulator, SLM)实现。上述方法的基本原理是将图像时间序列中前后相邻的两帧图像分别作为参考图像和目标图像，将二者合成一帧联合输入图像，通过对该图像实施互相关运算，得到含有位移矢量信息的频谱图像。如果令输入的参考图像为r(x，y)，其中心位于(_a，0);目标图像为t (x，y)，其中心位于(a，0);由参考图像和目标图像组成的联合输入图像为f(x，y)，则输入的图像可以表示为:f (X，y) =r (x+a, y) +t (x_a, y)则经过一次傅里叶变换的频谱分布为:F (U，V) =exp [ j2 π au]R(u, v) +exp [_j2 π au] T (u, v)其中:R(u, v) = f f r (x, y) exp [_j2 π (ux+vy) ] dxdyT (u, v) = / f t (x, y) exp [-j 2 π (ux+vy) ] dxdyF(u, v),R(u, v)和T(u，v)分别为联合输入图像、参考图像和目标图像的傅里叶变换，则联合功率谱:
权利要求
1.一种基于电子图像处理器的图像序列位移矢量测量装置，其特征在于，该装置包括面阵探测器(201)和图像处理电路(202)，所述图像处理电路(202)包括图像数据采集接口模块(301)、第一图像数据缓存模块(302)、第二图像数据缓存模块(303)、图像处理器读写与测试接口模块(304)、电子图像处理器(305)、D/A转换模块(306)和二次电源模块(307); 所述面阵探测器(201)与图像数据采集接口模块(301)连接，图像数据采集接口模块(301)与第一图像数据缓存模块(302)连接，第一图像数据缓存模块(302)与第二图像数据缓存模块(303)连接，电子图像处理器(305)分别与第一图像数据缓存模块(302)、第二图像数据缓存模块(303 )、图像处理器读写与测试接口模块(304 )、D/A转换模块(306 )连接，二次电源模块(307)分别与图像数据采集接口模块(301)、第二图像数据缓存模块(303)、电子图像处理器(305 )、D/A转换模块(306 )连接； 所述面阵探测器(201)输出的图像数据由图像数据采集接口模块(301)采集至第一图像数据缓存模块(302)，第一图像数据缓存模块(302)存储该图像数据并同时将接收的图像数据传输给第二图像数据缓存模块(303)，第二图像数据缓存模块(303)接收到第一图像数据缓存模块(302)传来的图像数据后，与第一图像数据缓存模块(302)同时将图像数据输入电子图像处理器(305);第一图像数据缓存模块(302)在将内部的图像数据传输至电子图像处理器(305)后，清空内部图像数据或再读入一帧图像覆盖原图像数据；电子图像处理器(305)读入两帧图像数据后，将二者拼接为一帧图像，并进行互相关计算得到二维位移矢量数据，然后将二维位移矢量数据传输至D/A转换模块(306)，D/A转换模块(306)将二维位移矢量数据由数字量转化为模拟量作为补偿信号输出； 所述图像处理器读写与测试接口模块(304)为电子图像处理器(305)下载程序或写入程序的接口，二次电源模块(307)用于给图像处理电路(202)提供电源。
2.如权利要求1所述的一种基于电子图像处理器的图像序列位移矢量测量装置，其特征在于，所述面阵探测器(201)为面阵CCD探测器或面阵CMOS探测器。
3.如权利要求1所 述的一种基于电子图像处理器的图像序列位移矢量测量装置，其特征在于，所述电子图像处理器(305)为FPGA或DSP或CPU或GPU。
4.如权利要求1所述的一种基于电子图像处理器的图像序列位移矢量测量装置，其特征在于，所述第一图像数据缓存模块(302)为DRAM或SRAM或SDRAM或FPGA内部的FIFO。
全文摘要
一种基于电子图像处理器的图像序列位移矢量测量装置涉及数字图像处理领域中的运动探测技术领域，该装置包括面阵探测器和图像处理电路，所述图像处理电路包括图像数据采集接口模块、第一图像数据缓存模块、第二图像数据缓存模块、图像处理器读写与测试接口模块、电子图像处理器、D/A转换模块和二次电源模块；通过电子图像处理器对面阵探测器采集的图像序列数据进行互相关运算，获得相邻帧图像的位移矢量信息，实现对视轴偏移角度的精确快速探测。本发明体积小，重量轻，成本低，可靠性高，对空间辐射和剧烈振动不敏感，而且运算精度高、运算速度快，非常适合航空、航天应用场合。
文档编号G01B11/02GK103076003SQ201210571309
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者许博谦, 王刚, 郭永飞, 王磊 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所