用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法、處理機(jī)及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法、處理機(jī)及系統(tǒng)，采用ARM+DSP雙核系統(tǒng)架構(gòu)，輔以各種外圍電路的組成整個光譜信號處理機(jī)。基于ARM核進(jìn)行光譜信號處理控制，包括由ARM核控制網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到命令后開始采集當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過核間互聯(lián)通道將光譜信號發(fā)送到DSP核，接收DSP核的反饋數(shù)據(jù)，并通過將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)?；贒SP核進(jìn)行光譜信號預(yù)處理和基于DSP核進(jìn)行光譜信號后處理。本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，整個系統(tǒng)體積小，功耗低，可靠性強(qiáng)，識別率高，適合實(shí)時地進(jìn)行紅外超光譜信號識別。
【專利說明】用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法、處理機(jī)及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紅外超光譜信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種適用于實(shí)時地進(jìn)行目標(biāo)識別 的，基于ARM+DSP雙核系統(tǒng)架構(gòu)的紅外超光譜信號處理機(jī)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 物質(zhì)的頻域光譜信息又稱譜指紋信息，能夠反映出豐富而獨(dú)特的物質(zhì)特性，被廣 泛應(yīng)用于分析化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、材料學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。高光譜遙感（Hyper Spectral Remote Sensing)克服了傳統(tǒng)單波段、多光譜遙感在波段數(shù)、波段范圍、精細(xì)信息表達(dá)等方 面的局限性，以較窄的波段區(qū)間、較多的波段數(shù)量提供遙感信息；近年來，基于光譜指紋信 息遙感技術(shù)在諸如大氣、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中得到應(yīng)用，對于氣體等許多物質(zhì)頻譜特征對光譜 分辨率的要求應(yīng)達(dá)到I nm甚至更高，即需要向超光譜（Ultraspectral)遙感發(fā)展。
[0003] 超光譜遙感技術(shù)中，超光譜探測器在近十年來獲得了重大突破，隨著基于干涉原 理的傅里葉變換紅外光譜儀的出現(xiàn)，不僅可以獲得高于I nm的超高分辨率，而且可以實(shí)現(xiàn) 全紅外光譜范圍內(nèi)數(shù)千波段頻域譜信息的實(shí)時采集，這為大氣成分監(jiān)測、空間探測、溫室氣 體遙感、軍事目標(biāo)偵察等應(yīng)用的研究和工程實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。在眾多新的應(yīng)用需求下，超光 譜遙感系統(tǒng)的信號處理技術(shù)也迎來了全新的挑戰(zhàn)，具體而言體現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 傅里葉變換紅外光譜儀光譜儀獲取的并非直接的頻域光譜，而是干涉譜，如何對干 涉譜的誤差進(jìn)行校正，如何從干涉譜反演出頻域譜圖，是傳統(tǒng)色散光譜系統(tǒng)不曾遇到的問 題； (2) 超光譜比高光譜有更多的波段和更細(xì)微的光譜信息，一個分辨率為I CnT1的超光 譜系統(tǒng)在2-14Mm紅外譜段具有多達(dá)4287個波段，而每幀譜圖的獲取時間只需要幾十ms，如 此海量的數(shù)據(jù)怎樣快速的完成大氣修正、噪聲去除、數(shù)據(jù)壓縮等信息處理過程，同時怎樣才 能保證這些處理不會破壞小于Inm的窄譜段精細(xì)信息，也是亟待解決的問題； (3) 為了實(shí)現(xiàn)對物體的識別，需要與光譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，但是大型的光譜數(shù)據(jù)庫通常 包含幾千以致上萬條高精度的參考光譜，將導(dǎo)致光譜匹配計算占用大量的時間。怎樣能在 保持匹配準(zhǔn)確的前提下快速完成目標(biāo)辨識，也需要研究全新的特征提取與匹配方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理機(jī)技術(shù)方案，基于 ARM+DSP雙核架構(gòu)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0005] 本發(fā)明提供技術(shù)方案如下： 一種用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法，針對光譜儀采集的紅外超光譜信號， 基于DSP+ARM雙核架構(gòu)實(shí)現(xiàn)光譜信號處理，DSP核和ARM核之間設(shè)有核間互聯(lián)通道，光譜信 號處理實(shí)現(xiàn)如下， 基于ARM核進(jìn)行光譜信號處理控制，包括如下控制操作， 由ARM核控制網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到命令后開始采集 當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過核間互聯(lián)通道將光譜信 號發(fā)送到DSP核， 在DSP核完成光譜信號預(yù)處理和后處理工作之后，ARM核接收DSP核的反饋數(shù)據(jù)，并通 過將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)； 基于DSP核進(jìn)行光譜信號預(yù)處理，包括由DSP核接收ARM核發(fā)送的光譜信號，并進(jìn)行一 系列的預(yù)處理運(yùn)算操作，之后得到預(yù)處理后的光譜信號；包括如下預(yù)處理運(yùn)算操作， 快速傅里葉反變換，包括對接收到的光譜信號進(jìn)行快速傅里葉反變換； 光譜校正，包括校正系數(shù)的計算和實(shí)時光譜校正，所述實(shí)時光譜校正包括根據(jù)計算得 到的校正系數(shù)對快速傅里葉反變換后的光譜信號進(jìn)行線性變換，從而得到校正后的光譜信 號； 去噪，包括對校正后的光譜信號進(jìn)行去噪，得到去噪后的光譜信號，作為預(yù)處理后的光 譜信號； 基于DSP核進(jìn)行光譜信號后處理，包括根據(jù)所述預(yù)處理后的光譜信號，由DSP核進(jìn)行一 系列的后處理運(yùn)算操作，之后將運(yùn)算結(jié)果回饋到ARM核；包括如下后處理運(yùn)算操作， 光譜信號解混，包括根據(jù)光譜信號預(yù)處理所得去噪后的光譜信號，確定出當(dāng)前目標(biāo)的 光譜信號實(shí)際包含的端元以及豐度系數(shù)，得到解混后的光譜信號； 光譜信號特征提取，包括對解混后的光譜信號進(jìn)行特征提取工作，用一系列水平線與 光譜曲線的交點(diǎn)個數(shù)為光譜特征值來反映光譜的形狀特征，得到目標(biāo)光譜特征值； 光譜信號匹配與目標(biāo)識別，包括根據(jù)目標(biāo)光譜特征值，將目標(biāo)光譜特征值與預(yù)設(shè)光譜 特征值庫進(jìn)行匹配計算，找出光譜特征值庫中匹配結(jié)果最好的光譜，并通過核間互聯(lián)通道 將運(yùn)算結(jié)果作為反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核。
[0006] 本發(fā)明還相應(yīng)提供上述用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法采用的紅外超 光譜信號處理機(jī)，以基于DSP+ARM雙核架構(gòu)的處理器為核心設(shè)置外圍設(shè)備，所述處理器包 括DSP核和ARM核，所述外圍設(shè)備包括網(wǎng)口、RS232串口、SDRAM和SD card，DSP核和ARM核 之間設(shè)有核間互聯(lián)通道，ARM核通過網(wǎng)口連接光譜儀。
[0007] 而且，基于DSP+ARM雙核架構(gòu)的處理器采用TMS320DM8168處理器。
[0008] 本發(fā)明還相應(yīng)提供一種用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理系統(tǒng)，設(shè)置ARM子系 統(tǒng)和DSP子系統(tǒng)，ARM子系統(tǒng)包括光譜信號處理控制模塊，DSP子系統(tǒng)包括光譜信號預(yù)處理 模塊和光譜信號后處理模塊， 所述光譜信號處理控制模塊，用于進(jìn)行光譜信號處理控制，包括如下控制操作， 由ARM核控制網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到命令后開始采集 當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過核間互聯(lián)通道將光譜信 號發(fā)送到DSP核， 在DSP核完成光譜信號預(yù)處理和后處理工作之后，ARM核接收DSP核的反饋數(shù)據(jù)，并 通過將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)，其中模塊RS232對整個系統(tǒng)啟到調(diào)試的作 用； 所述光譜信號預(yù)處理模塊，用于由DSP核接收ARM核發(fā)送的光譜信號，并進(jìn)行一系列的 預(yù)處理運(yùn)算操作，之后得到預(yù)處理后的光譜信號；進(jìn)一步包括如下子模塊， 快速傅里葉反變換模塊，用于對接收到的光譜信號進(jìn)行快速傅里葉反變換； 光譜校正模塊，用于校正系數(shù)的計算和實(shí)時光譜校正，所述實(shí)時光譜校正包括根據(jù)計 算得到的校正系數(shù)對快速傅里葉反變換后的光譜信號進(jìn)行線性變換，從而得到校正后的光 譜信號； 去噪模塊，用于對校正后的光譜信號進(jìn)行去噪，得到去噪后的光譜信號，作為預(yù)處理后 的光譜信號； 所述光譜信號后處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)處理后的光譜信號，由DSP核進(jìn)行一系列 的后處理運(yùn)算操作，之后將運(yùn)算結(jié)果回饋到ARM核；進(jìn)一步包括如下子模塊， 光譜信號解混模塊，用于根據(jù)光譜信號預(yù)處理所得去噪后的光譜信號，確定出當(dāng)前目 標(biāo)的光譜信號實(shí)際包含的端元以及豐度系數(shù)，得到解混后的光譜信號； 光譜信號特征提取模塊，用于對解混后的光譜信號進(jìn)行特征提取工作，用一系列水平 線與光譜曲線的交點(diǎn)個數(shù)為光譜特征值來反映光譜的形狀特征，得到目標(biāo)光譜特征值； 光譜信號匹配與目標(biāo)識別模塊，用于根據(jù)目標(biāo)光譜特征值，將目標(biāo)光譜特征值與預(yù)設(shè) 光譜特征值庫進(jìn)行匹配計算，找出光譜特征值庫中匹配結(jié)果最好的光譜，并通過核間互聯(lián) 通道將運(yùn)算結(jié)果作為反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案相對于現(xiàn)有的紅外超光譜信號處理機(jī)系統(tǒng)，具有以下顯著優(yōu) 占 . 1、由于采用DSP+ARM雙核架構(gòu)，集成度高，大大降低了功耗和電路板體積，有利于實(shí)現(xiàn) 紅外超光譜信號處理機(jī)系統(tǒng)的低功耗和小型化。
[0010] 2、整個系統(tǒng)架構(gòu)分工明確，ARM子系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，而DSP子系統(tǒng)專 注于算法運(yùn)算，保證了紅外超光譜信號處理系統(tǒng)的實(shí)時性與可靠性。
[0011] 3、綜合運(yùn)用了對光譜信號處理中的校正、去噪、解混、降維操作，并將各個模塊有 機(jī)地結(jié)合在一起，這使得本系統(tǒng)具有很高的識別率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體原理框圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部原理框圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的外設(shè)框圖。
[0015]

【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種適用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法，針對光譜儀 采集的紅外超光譜信號，基于DSP+ARM雙核架構(gòu)實(shí)現(xiàn)光譜信號處理，DSP核和ARM核之間設(shè) 有核間互聯(lián)通道，光譜信號處理實(shí)現(xiàn)如下， 基于ARM核進(jìn)行光譜信號處理控制，包括如下控制操作， 由ARM核控制網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到命令后開始采集 當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過核間互聯(lián)通道將光譜信 號發(fā)送到DSP核， 在DSP核完成光譜信號預(yù)處理和后處理工作之后，ARM核接收DSP核的反饋數(shù)據(jù)，并通 過將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)； 基于DSP核進(jìn)行光譜信號預(yù)處理，包括由DSP核接收ARM核發(fā)送的光譜信號，并進(jìn)行一 系列的預(yù)處理運(yùn)算操作，之后得到預(yù)處理后的光譜信號；包括如下預(yù)處理運(yùn)算操作， 快速傅里葉反變換，包括對接收到的光譜信號進(jìn)行快速傅里葉反變換； 光譜校正，包括校正系數(shù)的計算和實(shí)時光譜校正，所述實(shí)時光譜校正包括根據(jù)計算得 到的校正系數(shù)對快速傅里葉反變換后的光譜信號進(jìn)行線性變換，從而得到校正后的光譜信 號； 去噪，包括對校正后的光譜信號進(jìn)行去噪，得到去噪后的光譜信號，作為預(yù)處理后的光 譜信號； 基于DSP核進(jìn)行光譜信號后處理，包括根據(jù)所述預(yù)處理后的光譜信號，由DSP核進(jìn)行一 系列的后處理運(yùn)算操作，之后將運(yùn)算結(jié)果回饋到ARM核；包括如下后處理運(yùn)算操作， 光譜信號解混，包括根據(jù)光譜信號預(yù)處理所得去噪后的光譜信號，當(dāng)前目標(biāo)的光譜信 號實(shí)際包含的端元以及豐度系數(shù)，得到解混后的光譜信號； 光譜信號特征提取，包括對解混后的光譜信號進(jìn)行特征提取工作，用一系列水平線與 光譜曲線的交點(diǎn)個數(shù)為光譜特征值來反映光譜的形狀特征，得到目標(biāo)光譜特征值； 光譜信號匹配與目標(biāo)識別，包括根據(jù)目標(biāo)光譜特征值，將目標(biāo)光譜特征值與預(yù)設(shè)光譜 特征值庫進(jìn)行匹配計算，找出匹配結(jié)果最好的光譜，并通過核間互聯(lián)通道將運(yùn)算結(jié)果作為 反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核。
[0017] 參見圖3,本發(fā)明提供上述紅外超光譜信號處理方法采用的紅外超光譜信號處理 機(jī)，以基于DSP+ARM雙核架構(gòu)的處理器為核心設(shè)置外圍設(shè)備，所述處理器包括DSP核和ARM 核，所述外圍設(shè)備包括網(wǎng)口、RS232串口、SDRAM和SD card，DSP核和ARM核之間設(shè)有核間互 聯(lián)通道，ARM核通過網(wǎng)口連接光譜儀。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，以TMS320DM8168處理器為 核心，輔以各種外圍電路組成整個紅外超光譜信號處理機(jī)系統(tǒng)。具體實(shí)施時，還可設(shè)置USB 外設(shè)等其他外圍設(shè)備。
[0018] 依照本發(fā)明的一種適用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理機(jī)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的數(shù) 據(jù)處理能力，實(shí)時性好，識別率高，而且集成度高，電路體積小，功耗低，適合系統(tǒng)小型化。
[0019] 本發(fā)明可相應(yīng)提供一種適用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理系統(tǒng)，設(shè)置ARM子 系統(tǒng)和DSP子系統(tǒng)，ARM子系統(tǒng)包括光譜信號處理控制模塊，DSP子系統(tǒng)包括光譜信號預(yù)處 理模塊和光譜信號后處理模塊。參見圖1、2、3,實(shí)施例的系統(tǒng)主要包括以下幾個模塊：光譜 信號處理控制模塊100、光譜信號預(yù)處理模塊200、光譜信號后處理模塊300。
[0020] 光譜信號處理控制模塊100對系統(tǒng)的控制工作按如下步驟完成：SD card上存放 Iinux系統(tǒng)內(nèi)核鏡像與啟動代碼，SDRAM為整個系統(tǒng)的運(yùn)行內(nèi)存，系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行后ARM核控 制Ethernet網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到控制命令后開始采集當(dāng) 前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過DSP核與ARM核之間專有 的核間互聯(lián)通道將光譜信號發(fā)送到DSP核，DSP核完成算法工作之后，ARM核接收其反饋數(shù) 據(jù)，并通過搭載的Linux系統(tǒng)與應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)。通過 模塊RS232可對整個系統(tǒng)起到調(diào)試的作用。
[0021] 光譜信號預(yù)處理模塊200,接收所述光譜信號，并通過DSP核進(jìn)行一系列的預(yù)處理 運(yùn)算操作，之后輸出預(yù)處理后的光譜信號到光譜信號后處理模塊300。
[0022] 光譜信號后處理模塊300,接收到所述預(yù)處理后的光譜信號，并通進(jìn)行一系列的后 處理運(yùn)算操作，之后將運(yùn)算結(jié)果回饋到光譜信號處理控制模塊100。
[0023] 其中，所述光譜信號預(yù)處理模塊200包括： 快速傅里葉反變換模塊201，采用了快速傅里葉反變換處理方法，該方法對接收到的光 譜信號進(jìn)行快速傅里葉反變換后輸出到光譜校正模塊202,該方法在保持0. IcnT1的光譜分 辨率與不明顯增加光譜還原畸變誤差的情況下，同時滿足了系統(tǒng)實(shí)時性的需求。
[0024] 光譜校正模塊202,該模塊由兩部分組成，一是校正系數(shù)的計算，這一步只需要在 系統(tǒng)開機(jī)時運(yùn)行一次，或者每隔一段時間執(zhí)行一次即可；二是實(shí)時光譜校正，根據(jù)計算得 到的校正系數(shù)對快速傅里葉反變換后的光譜信號進(jìn)行線性變換，從而得到校正后的光譜信 號。具體校正系數(shù)計算和線性變換實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不予贅述。
[0025] 去噪模塊203,接收所述校正后的光譜信號，然后分為三個步驟進(jìn)行處理：一維信 號的小波分解、小波分解高頻系數(shù)的閾值量化、一維小波的重構(gòu)，具體實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，本 發(fā)明不予贅述。本實(shí)例采用sym4小波由Mallet算法對校正譜進(jìn)行3層小波分解，逐層去 噪然后合并，從而得到去噪后的光譜信號，即預(yù)處理后的光譜信號。
[0026] 其中，所述光譜信號后處理模塊300還包括： 光譜信號解混模塊301，用于接收去噪后的光譜信號，由于光譜信號可能是多個端元按 照一定豐度系數(shù)混合而成的組合光譜，所以需要解混確定出當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號實(shí)際包含 的端元以及豐度系數(shù)，得到解混后的光譜信號，再傳遞給光譜信號特征提取模塊302。具體 解混實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不予贅述。
[0027] 光譜信號特征提取模塊302,對解混后的光譜信號進(jìn)行特征提取工作，得到目標(biāo)光 譜特征值。具體特征提取可采用主成分分析法、最小噪聲分離法、線性判別分析法等方式， 建議用一系列水平線與光譜曲線的"交點(diǎn)"個數(shù)(光譜特征值)來反映光譜的形狀特征，并將 所述光譜特征值傳輸至光譜信號匹配與目標(biāo)識別模塊303。
[0028] 光譜信號匹配與目標(biāo)識別模塊303,接收所述目標(biāo)光譜特征值后，將目標(biāo)光譜特征 值與光譜特征值庫進(jìn)行匹配計算，找出匹配結(jié)果最好的光譜(一般可取匹配最好的前幾條 光譜供用戶參考，例如前三條)，并通過DSP核與ARM核之間專有的核間互聯(lián)通道將運(yùn)算結(jié) 果回饋到光譜信號處理控制模塊100,以便通過光譜信號處理控制模塊100上搭載的Linux 操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序?qū)⑿盘栠M(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)。光譜特征值庫可預(yù)先建 立，例如利用選取含有千余種物質(zhì)光譜的光譜庫，每種物質(zhì)在光譜庫中只有一條對應(yīng)的光 譜數(shù)據(jù)。
[0029] 本發(fā)明采用ARM+DSP雙核架構(gòu)進(jìn)行紅外超光譜信號處理。依照本發(fā)明的ARM+DSP 雙核架構(gòu)，能將外部控制與信號處理分別獨(dú)立進(jìn)行，能提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，大幅度提高光 譜信號處理速度。本系統(tǒng)采用DSP+ARM雙核架構(gòu)，集成度高、功耗低、可靠性高。由于DSP 核與ARM核之間采用專有的核間互聯(lián)通道，具有極高的通信效率，進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)處理能力以及實(shí)時性能。此外，系統(tǒng)綜合運(yùn)用了對光譜信號處理中的校正、去噪、解混、降 維操作，并將各個模塊有機(jī)地結(jié)合在一起，這使得本系統(tǒng)具有很高的識別率。
[0030] 通過參照本發(fā)明的實(shí)施例，上文中已經(jīng)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變和變形，但是這些改變和變形都 應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法，其特征在于：針對光譜儀采集的 紅外超光譜信號，基于DSP+ARM雙核架構(gòu)實(shí)現(xiàn)光譜信號處理，DSP核和ARM核之間設(shè)有核間 互聯(lián)通道，光譜信號處理實(shí)現(xiàn)如下， 基于ARM核進(jìn)行光譜信號處理控制，包括如下控制操作， 由ARM核控制網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到命令后開始采集 當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過核間互聯(lián)通道將光譜信 號發(fā)送到DSP核， 在DSP核完成光譜信號預(yù)處理和后處理工作之后，ARM核接收DSP核的反饋數(shù)據(jù)，并通 過將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)； 基于DSP核進(jìn)行光譜信號預(yù)處理，包括由DSP核接收ARM核發(fā)送的光譜信號，并進(jìn)行一 系列的預(yù)處理運(yùn)算操作，之后得到預(yù)處理后的光譜信號；包括如下預(yù)處理運(yùn)算操作， 快速傅里葉反變換，包括對接收到的光譜信號進(jìn)行快速傅里葉反變換； 光譜校正，包括校正系數(shù)的計算和實(shí)時光譜校正，所述實(shí)時光譜校正包括根據(jù)計算得 到的校正系數(shù)對快速傅里葉反變換后的光譜信號進(jìn)行線性變換，從而得到校正后的光譜信 號； 去噪，包括對校正后的光譜信號進(jìn)行去噪，得到去噪后的光譜信號，作為預(yù)處理后的光 譜信號； 基于DSP核進(jìn)行光譜信號后處理，包括根據(jù)所述預(yù)處理后的光譜信號，由DSP核進(jìn)行一 系列的后處理運(yùn)算操作，之后將運(yùn)算結(jié)果回饋到ARM核；包括如下后處理運(yùn)算操作， 光譜信號解混，包括根據(jù)光譜信號預(yù)處理所得去噪后的光譜信號，確定出當(dāng)前目標(biāo)的 光譜信號實(shí)際包含的端元以及豐度系數(shù)，得到解混后的光譜信號； 光譜信號特征提取，包括對解混后的光譜信號進(jìn)行特征提取工作，用一系列水平線與 光譜曲線的交點(diǎn)個數(shù)為光譜特征值來反映光譜的形狀特征，得到目標(biāo)光譜特征值； 光譜信號匹配與目標(biāo)識別，包括根據(jù)目標(biāo)光譜特征值，將目標(biāo)光譜特征值與預(yù)設(shè)光譜 特征值庫進(jìn)行匹配計算，找出光譜特征值庫中匹配結(jié)果最好的光譜，并通過核間互聯(lián)通道 將運(yùn)算結(jié)果作為反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理方法采用的紅外超 光譜信號處理機(jī)，其特征在于：以基于DSP+ARM雙核架構(gòu)的處理器為核心設(shè)置外圍設(shè)備，所 述處理器包括DSP核和ARM核，所述外圍設(shè)備包括網(wǎng)口、RS232串口、SDRAM和SD card，DSP 核和ARM核之間設(shè)有核間互聯(lián)通道，ARM核通過網(wǎng)口連接光譜儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述紅外超光譜信號處理機(jī)，其特征在于：基于DSP+ARM雙核架構(gòu) 的處理器采用TMS320DM8168處理器。
4. 一種用于目標(biāo)識別的紅外超光譜信號處理系統(tǒng)，其特征在于：設(shè)置ARM子系統(tǒng)和DSP 子系統(tǒng)，ARM子系統(tǒng)包括光譜信號處理控制模塊，DSP子系統(tǒng)包括光譜信號預(yù)處理模塊和光 譜信號后處理模塊， 所述光譜信號處理控制模塊，用于進(jìn)行光譜信號處理控制，包括如下控制操作， 由ARM核控制網(wǎng)口，并從網(wǎng)口發(fā)出對光譜儀的控制命令，光譜儀收到命令后開始采集 當(dāng)前目標(biāo)的光譜信號，ARM核控制網(wǎng)口實(shí)時地讀取光譜儀，然后通過核間互聯(lián)通道將光譜信 號發(fā)送到DSP核， 在DSP核完成光譜信號預(yù)處理和后處理工作之后，ARM核接收DSP核的反饋數(shù)據(jù)，并 通過將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并輸出到視頻外設(shè)，其中模塊RS232對整個系統(tǒng)啟到調(diào)試的作 用； 所述光譜信號預(yù)處理模塊，用于由DSP核接收ARM核發(fā)送的光譜信號，并進(jìn)行一系列的 預(yù)處理運(yùn)算操作，之后得到預(yù)處理后的光譜信號；進(jìn)一步包括如下子模塊， 快速傅里葉反變換模塊，用于對接收到的光譜信號進(jìn)行快速傅里葉反變換； 光譜校正模塊，用于校正系數(shù)的計算和實(shí)時光譜校正，所述實(shí)時光譜校正包括根據(jù)計 算得到的校正系數(shù)對快速傅里葉反變換后的光譜信號進(jìn)行線性變換，從而得到校正后的光 譜信號； 去噪模塊，用于對校正后的光譜信號進(jìn)行去噪，得到去噪后的光譜信號，作為預(yù)處理后 的光譜信號； 所述光譜信號后處理模塊，用于根據(jù)所述預(yù)處理后的光譜信號，由DSP核進(jìn)行一系列 的后處理運(yùn)算操作，之后將運(yùn)算結(jié)果回饋到ARM核；進(jìn)一步包括如下子模塊， 光譜信號解混模塊，用于根據(jù)光譜信號預(yù)處理所得去噪后的光譜信號，確定出當(dāng)前目 標(biāo)的光譜信號實(shí)際包含的端元以及豐度系數(shù)，得到解混后的光譜信號； 光譜信號特征提取模塊，用于對解混后的光譜信號進(jìn)行特征提取工作，用一系列水平 線與光譜曲線的交點(diǎn)個數(shù)為光譜特征值來反映光譜的形狀特征，得到目標(biāo)光譜特征值； 光譜信號匹配與目標(biāo)識別模塊，用于根據(jù)目標(biāo)光譜特征值，將目標(biāo)光譜特征值與預(yù)設(shè) 光譜特征值庫進(jìn)行匹配計算，找出光譜特征值庫中匹配結(jié)果最好的光譜，并通過核間互聯(lián) 通道將運(yùn)算結(jié)果作為反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核。
【文檔編號】G01J3/28GK104406695SQ201410700672
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】黃珺, 馬泳, 馬佳義, 梅曉光 申請人:武漢大學(xué)