专利名称：仿真红外探测器输出信号的装置及方法
技术领域：
本发明涉及红外告警设备、红外搜索跟踪设备等，具体是指为该设备的红 外实时信号处理平台提供仿真红外探测器输出信号的装置及方法。
技术背景红外告警设备和红外搜索跟踪设备通常是由红外探测器和红外实时信号处 理平台两部分构成。红外实时信号处理平台主要的任务是将探测器发送过来的 图像信号进行处理，从复杂背景中检测特定要求的目标，同时给出告警信息或 者对其进行跟踪。在红外告警设备和红外搜索跟踪设备的设计研制过程中，广泛采用了各种 仿真手段。利用各种仿真手段，既可以高效的对系统的设计概念和设计方案进 行验证、优化，又可以避免使用真实探测器所面临的高开支以及縮短探测器使 用寿命等问题。因此仿真试验成为红外告警设备和红外搜索跟踪设备前期研制 的一个重要环节。仿真试验主要有两种类型 一、半实物仿真，该种方式花费较大，灵活性 也较差；二、数字图像直接注入式仿真，目前大多数的数字图像注入式仿真系 统基于低速总线，无大容量缓存，数据源为模拟图像，因此输出仿真数据速度 慢，而且帧与帧之间可能有间断，仿真效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提出一种数字图像注入式红外探测器输出信号的仿真装 置和方法，从而实现真实高效仿真实际的红外探测器输出图像数据，满足现有 红外实时信号处理平台研发要求。为实现上述目的，本发明的数字图像注入式红外探测器的仿真装置包括 带PCI总线2的主机1一台，主机内存储有外场试验所采集的红外图像数据库、数 字图像注入式红外探测器仿真系统驱动程序；连接于带PCI总线主机和红外实时 信号处理平台5的现场可编程门阵列(FPGA) 3。该FPGA用于接受红外图像，并 且根据后级红外实时信号处理平台要求的接口方式将红外图像数据发送给后级 红外实时信号处理平台。所说的FPGA还外挂有两块大容量同步动态随机存储器(SDRAM) 4。所说的红外图像数据库有包含目标信息的红外图像数据库和不包含目标信 息的红外背景图像数据库。所说的FPGA内部的控制状态机通过开放IP组织0pencores提供的 PCIBridge Core和PCI总线连接；控制状态机通过两个SDR扁控制器分别和片外 的二个SDR層连接；控制状态机还连接于数据选择器，用于实现SDRAM输出数据 的乒乓切换；在控制状态机的控制下，仿真数据最后通过红外实时信号处理平 台接口输出。本发明的仿真方法包括以下步骤主机通过PCI总线将红外图像数据发送给FPGA;FPGA根据主机发出的指令完成如下任务l)数据搬移，当PC机准备好一帧或者多帧数据的时候，发出读取命令，FPGA 会将PC机内存中指定地址中指定长度的一块红外图像数据写到一块SDRAM中去， 在主机写到一块SDRAM的同时，会将另一块SDRAM中的图像数据读出到后级的红 外实时信号处理平台；2) 读写SDRAM切换，当PC机发出切换SDRAM指令的时候，两块SDR層所起的 作用会互换，原先被用来写入PC机内存中数据的SDRAM将用来为后级红外实时信 号处理平台提供数据，而原先用来为后级红外实时信号处理平台提供数据的 SDRAM将被用来保存从主机发送过来的数据；3) 向主机提供中断，当从主机读取指定长度的数据块后，会向主机发出中 断，让主机能够提供下一帧数据；4) 根据主机的指令，向后级红外实时信号处理平台提供包含目标信息的红 外图像数据；或者向后级红外实时信号处理平台提供不包含目标信息的红外背 景图像数据，并且在发送的过程中实时叠加目标信息，目标信息的叠加由FPGA内 部红外实时信号处理平台接口逻辑完成。本发明的显著特点在于以下几点(1) 能够通过高速总线从主机端的红外图像数据库获取数据为红外信号实 时处理平台的前期研制提供的真实仿真数据；(2) 能够做到传输给后级红外实时处理平台的红外仿真数据帧内不间断；(3) 根据后接不同的后级红外实时信号处理平台提供相应的数据接口；(4) 根据主机发出的指令能够将任意帧数红外仿真图像数据不间断的发送 给后级红外实时处理平台或者以两倍以上的速率将固定帧数红外仿 真图像数据循环发送给后级红外实时处理平台；(5) 可以在发送红外仿真图像数据时发送红外背景图像，并且在发送 的过程中实时叠加目标信息。
图1是数字图像注入式红外探测器仿真系统的系统框图。
图2是FPGA内部逻辑示意图。 图3是本发明的主机系统控制流程图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明，图1显示的 是数字图像注入式红外探测器仿真系统的系统框图。从图1中可以看到整个系 统的实现通过应用程序从外场试验红外图像数据库中调用相应的红外图像数 据，主机驱动程序将红外图像数据写入主机内存，然后通知FPGA将PC机内存 中的红外仿真图像数据通过PCI总线读出，并且写入SDRAM中，最后再由FPGA 从SDRAM中读出红外仿真图像数据并且按照规定的协议发送给后级红外实时信 号处理平台。本发明的设计中PCI总线时钟频率为33MHz， 32bit数据总线。PCI总线具 有高速、突发(Burst)的数据传输特征，在本设计的条件下，如果FPGA能够 不断申请到总线，每次读写操作的时候采用突发读写，并且一次读写操作数据 周期能够达到64个时钟周期，那么理论上PCI总线的带宽可以达到107MByte/s， 达到了红外图像数据高速传输的目的。但是，实际上主机的PCI总线仲裁器是 不会让FPGA独占PCI总线的，因此实测传输速率为40MByte/s。而且，由于仲 裁器不会让FPGA独占PCI总线，因此，在两次突发读写之间会有随机的时间间 隔的空闲。如果仿真的是面阵探测器，由于图像像素较多，就会由于这种空闲 造成仿真图像数据的帧内不连续。这种图像数据的帧内不连续和实际红外探测 器输出情况不符合，将不能很好的达到仿真的目的。为了解决这个为题，本设 计中引入了另一个关键技术，就是在FPGA上连接两块大容量SDRAM存储器。当 主机通过PCI总线将红外图像数据发送给FPGA的时候，FPGA先将红外仿真图像 数据缓存在SDRAM中，当SDRAM存放一帧数据或多帧数据后，再将其转发给后
接的红外实时信号处理平台，这样就能达到帧内仿真图像数据连续的目的了。需要注意的是在FPGA上，挂接了两块SDRAM，这样做的目的一方面增加了存储 容量，另一方面也易于实现两块SDRAM工作在乒乓数据交换模式下以提高传输 速率。在整个设计中，PC机负责整个系统的控制工作。而FPGA在整个设计中起到 接口和辅助控制的作用。主机发出的指令能够将任意帧数红外图像数据不间断 的发送给后级红外实时处理平台或者以两倍以上的速率将固定帧数红外图像数 据循环发送给后级红外实时处理平台，这一机制的实现原理在图3的说明中有详 细的阐述。根据后接不同的后级红外实时信号处理平台提供相应的数据接口以 及在发送红外仿真图像数据时发送红外背景图像，并且在发送的过程中实时叠 加目标信息由FPGA内部逻辑完成。图2显示本发明中的FPGA内部逻辑示意图。FPGA和PCI总线的接口采用了开 放IP组织0pencores提供的PCIBridge Core。该核提供了Wishbone片上系统 总线和PCI逻辑总线的接口 。控制状态机和PCIBridge Core连接采用了Wishbone 协议。当主机通过PCI总线向FPGA的状态机发送控制指令，或者初始化FPGA内部 的寄存器的时候，FPGA作为目标设备。而当主机设定完FPGA的工作模式后，由 FPGA从主机内存获得红外图像数据的时候，FPGA要作为PCI总线交易的发起设 备，这样可以尽量避免主机端由于操作系统等其他比较复杂的原因打断PCI总线 上一次交易的可能性。在使用该核的时候，还要注意要设置相应的寄存器，让 该核在读取主机内存的数据时候可以采用突发的方式，提高传输效率。FPGA中的SDRAM控制器按照Alteral公司的SDRAM Controller IP Core的设 计方案设计。主要用来完成SDRAM的初始化、将FPGA发出的读写指令转换为SDRAM 要求的读写信号、定时刷新SDRAM等工作。因为每次发出SDRAM读写指令到SDRAM
将数据提交到SDRAM控制器数据总线上，有ll个时钟周期的延时时间。因此，必 须让SDRAM工作在整页读写的模式下，并且让每次突发读写的长度设置为64个时 钟周期，即256Byte。这样可以使每次读写的延时时间平均分担到每个字节上就 非常少了，既提高了传输效率，同时也非常方便灵活。外部红外实时信号处理系统接口主要完成的工作是按照后级红外实时信号 处理平台的要求给出相应的控制信号，以及根据每帧提交红外图像时对FPGA内 部目标信息寄存器的设置叠加不同位置不同亮度信息的目标。外部红外实时信 号处理接口模块可以任意配置成不同协议的接口方式，十分灵活，使该红外仿 真装置的通用性大大增强了。图3显示本发明的主机系统控制软件流程图。本发明实际工作时有两种功 能 一、将红外图像数据库中调出的任意帧数红外图像高速、不间断的发送给 后级红外实时信号处理平台；二、将存储在SDRAM中的固定帧数红外图像数据 以两倍以上的速率循环发送给后级红外实时信号处理平台。功能一已经可以满 足目前大多数红外探测器的仿真需求，而功能二则是为了未来可能出现的新型 红外探测器的仿真需求。两个功能的实现在本系统的设计中采用了在主机应用 程序中选择两种不同的模式mode0和model来实现。当在实现功能一的时候，相应的主机驱动程序中选择modeO。实现功能二的 时候，相应的主机驱动程序中选择model。可以从图2中看到，两种模式最大的 区别在于何时发出切换SDRAM指令。如果工作在model的时候，每向FPGA发送 一帧图像数据就发出一次切换SDRAM的指令，事实上就让两片SDRAM工作在乒 乓的模式下。 一块SDRAM在FPGA的状态机的控制下接受从主机读来的图像数据 的同时，另一块SDRAM中所保存的上一帧图像数据就可以被发送到后级红外实 时信号处理平台了。如果工作在raodeO的时候，并不是每次FPGA从主机读走一用频次，不是偶尔出现的字符串；有意义串的独立性是指有意义串应该使用灵 活，可以在很多语用环境中出现；有意义串的完整性是指有意义串应具有完整 的语义。现有技术中，判断一个字符串是否是有意义的， 一般也可以从稳定性、独 立性和完整性三个方面考査。首先统计字符串在语料中的出现频次，如果字符 串的出现频次大于一定阈值， 一般认为字符串是稳定的；再统计字符串在语料 中所有出现位置左侧和右侧不同的字符或词语的数量，如果左右两侧不同的字 符或词语数量大于一定阈值，则认为字符串是独立的；然后判断字符串是否是 完整的，即当且仅当不存在任何字符串B，字符串A是字符串B的子串，且 字符串A的出现频次也大于预先设定的阈值，则认为字符串A是完整的。但是，基于字符串的稳定性、独立性和完整性三个方面判断字符串是否为 有意义串或新词的方法，只适合于从大规模语料中发现新词。当给定的语料只是一个较短的文本，如一篇文章， 一个段落，甚至只有一 个句子， 一条手机短信或一条即时消息时， 一般情况下该短文本中很难出现频 次较高的字符串。而现有技术基于搜索日志的新词发现方法需要大量的搜索日 志，基于字符串稳定性、独立性和完整性的新词发现方法也需要大规模的语料， 这些新词发现方法几乎都不可能发现单个短文本中的新词。例如，如果用户只 给定了一个句子"今年的足球宝贝真漂亮！"，假定词典中已经包含词语今年、 的、足球、宝贝、真、漂亮，现有方法不能从单独的这个句子中发现"足球宝 贝"是一个新词。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种短文本的新词发现方法和系统， 能够有效地从很短的文本中发现新词。为了解决上述问题，本发明提供了一种短文本的新词发现方法，包括以下 步骤步骤A，获取短文本的所有连续的多个字符或词语的组合，构成候选新词隹厶.朱口 ；步骤B，利用设置的系统词典库，过滤并确定符合预先设定规则的候选新词；
权利要求
1.一种仿真红外探测器输出信号的装置，包括带PCI总线(2)的主机(1)一台，主机内存储有外场试验所采集的红外图像数据库、数字图像注入式红外探测器仿真系统驱动程序；连接于带PCI总线主机和红外实时信号处理平台的现场可编程门阵列FPGA(3)，该FPGA(3)用于接受红外仿真图像，并且根据后级红外实时信号处理平台(5)要求的接口方式将红外仿真图像数据发送给后级红外实时信号处理平台；所说的FPGA(3)还外挂有两块大容量同步动态随机存储器(SDRAM)(4)；所说的红外图像数据库有包含目标信息的红外图像数据库和不包含目标信息的红外背景图像数据库；所说的FPGA内部的控控制状态机通过开放IP组织Opencores提供的PCIBridge Core和PCI总线连接；控制状态机通过二个SDRAM控制器分别和片外的二个SDRAM连接；控制状态机还连接了数据选择器，用于实现SDRAM输出数据的乒乓切换；在控制状态机的控制下，数据最后通过红外实时信号处理平台接口输出。
2.利用权利要求l所述的一种仿真红外探测器输出信号的装置进行红外探 测器输出信号的仿真方法，其特征在于包括以下步骤 主机通过PCI总线将红外图像数据发送给FPGA; FPGA根据主机发出的指令完成如下任务1) 数据搬移，当PC机准备好一帧或者多帧数据的时候，发出读取命令，FPGA 会将pc机内存中指定地址中指定长度的一块红外图像仿真数据写到一块SDRAM 中去，在主机写一块SDRAM的同时，会将另一块SDRAM中的图像数据读出到后级 的红外实时信号处理平台；2) 读写SDRAM切换，当PC机发出切换SDRAM指令的时候，两块SDRAM所起的 作用会互换，原先被用来写入PC机内存中数据的SDRAM将用来为后级红外实时信 号处理系统提供数据，而原先用来为后级红外实时信号处理系统提供数据的 SDRAM将被用来保存从主机发送过来的数据；3) 向主机提供中断，当从主机读取指定长度的数据块后，会向主机发出中 断，让主机能够提供下一帧数据；4) 根据主机的指令，向后级红外实时信号处理平台提供包含目标信息的红 外图像数据;或者向后级红外实时信号处理平台提供不包含目标信息的红外背 景图像，并且在发送的过程中实时叠加目标信息，目标信息的叠加由FPGA内部红 外实时信号处理平台接口逻辑完成。
全文摘要
本发明公开了一种仿真红外探测器输出信号的装置和方法，该装置包括带PCI总线的主机一台，主机内存储有外场试验所采集的红外图像数据、仿真系统驱动程序；起接口和控制作用的FPGA，两块SDRAM。该方法包括通过应用程序从数据库中调用红外图像数据，驱动程序将红外图像数据写入主机内存，然后通知FPGA将PC机内存中的红外图像数据通过PCI总线读出，并且写入SDRAM中，最后再由FPGA从SDRAM中读出红外仿真图像数据并且按照规定的协议发送给后级红外实时信号处理平台。本发明的优点能为红外信号实时处理平台的前期研制提供的真实仿真数据；做到传输给后级红外实时处理平台的红外仿真数据帧内不间断；根据后接不同的后级红外实时信号处理平台提供相应的数据接口；可以在发送红外图像数据时实时叠加目标信息。
文档编号G06F17/50GK101118568SQ200710046119
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者洋 于, 冯化纲, 良 庄, 涌 张, 争 李, 汤心溢, 高思莉 申请人:中国科学院上海技术物理研究所