1.一種基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像裝置,其特征在于:包括探測(cè)器和圖像相關(guān)處理單元;
探測(cè)器處于光電穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)的成像光路中,光電穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)快速反射鏡反射的光學(xué)信號(hào)匯聚在探測(cè)器上;
探測(cè)器將采集的圖像信號(hào)輸出給圖像相關(guān)處理單元,并在圖像相關(guān)處理單元中緩存;圖像相關(guān)處理單元將輸入的圖像與緩存的前一幀圖像進(jìn)行亞像素級(jí)的圖像相位互相關(guān)計(jì)算,得到兩幀圖像的全局運(yùn)動(dòng)矢量;圖像相關(guān)處理單元根據(jù)得到的全局運(yùn)動(dòng)矢量和光電穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)光學(xué)系統(tǒng)參數(shù),計(jì)算得到引起兩幀圖像位移的偏轉(zhuǎn)角度;
圖像相關(guān)處理單元將計(jì)算得到的偏轉(zhuǎn)角度輸出給光電穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)中快速反射鏡的控制模塊,控制模塊驅(qū)動(dòng)快速反射鏡偏轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像裝置,其特征在于:探測(cè)器采用CCD/CMOS探測(cè)器,圖像相關(guān)處理單元為基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像裝置,其特征在于:基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元由圖像預(yù)處理單元、幀緩存模塊、圖像FFT變換模塊、圖像iFFT變換模塊和軟核模塊組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像裝置,其特征在于:基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元中,采用快速傅里葉變換的方法實(shí)現(xiàn)兩幀圖像的實(shí)時(shí)相關(guān)運(yùn)算,采用在FPGA內(nèi)部調(diào)用軟核的方法,在軟核內(nèi)部計(jì)算兩幀圖像的互相關(guān)譜以及計(jì)算全局運(yùn)動(dòng)矢量。
5.利用權(quán)利要求4所述裝置進(jìn)行基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像方法,其特征在于:包括以下步驟:
步驟1:基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元從CCD/CMOS探測(cè)器讀取第N幀圖像信息,當(dāng)N=1時(shí),該幀圖像存入緩存中,作為參考幀;當(dāng)N=2,3,…時(shí),該幀圖像作為本次圖像處理流程的當(dāng)前幀,并存入緩存中作為下一次圖像處理流程的參考幀;
步驟2:基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行暗電流校正、增益校正、濾波處理,消除圖像噪聲;
步驟3:基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元對(duì)當(dāng)前幀和參考幀進(jìn)行采樣,并進(jìn)行快速傅里葉變換;利用FPGA內(nèi)部的軟核計(jì)算快速傅里葉變換后的當(dāng)前幀和參考幀的互相關(guān)譜;基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元對(duì)互相關(guān)譜進(jìn)行反傅立葉變換后再送入軟核,在軟核內(nèi)計(jì)算當(dāng)前幀和參考幀的整像素全局運(yùn)動(dòng)矢量;
步驟4:依據(jù)整像素全局運(yùn)動(dòng)矢量,選取當(dāng)前幀和參考幀重疊的部分進(jìn)行插值,對(duì)插值后的兩幀圖像再進(jìn)行快速傅里葉變換;利用FPGA內(nèi)部的軟核計(jì)算快速傅里葉變換后的兩幀插值圖像的互相關(guān)譜;基于FPGA的圖像相關(guān)處理單元對(duì)互相關(guān)譜進(jìn)行反傅立葉變換后再送入軟核,在軟核內(nèi)計(jì)算插值后的兩幀圖像的亞像素運(yùn)動(dòng)矢量;
步驟5:根據(jù)整像素全局運(yùn)動(dòng)矢量和亞像素運(yùn)動(dòng)矢量加權(quán)計(jì)算得到當(dāng)前幀和參考幀的亞像素全局運(yùn)動(dòng)矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像方法,其特征在于:步驟3計(jì)算當(dāng)前幀和參考幀的整像素全局運(yùn)動(dòng)矢量的具體過(guò)程為:
對(duì)當(dāng)前幀f(x,y)和參考幀g(x,y)進(jìn)行n倍下采樣得到f′(x,y)和g′(x,y);再對(duì)f′(x,y)和g′(x,y)進(jìn)行FFT變換后得到F(u,v)和G(u,v);在FPGA內(nèi)部調(diào)用軟核根據(jù)公式
計(jì)算互功率譜,其中G*(u,v)為G(u,v)的復(fù)共軛,|·|表示取模;
在FPGA內(nèi)部對(duì)互功率譜P(u,v)進(jìn)行反傅立葉變換后再送入軟核,在軟核內(nèi)計(jì)算當(dāng)前幀和參考幀的整像素全局運(yùn)動(dòng)矢量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于亞像素相位相關(guān)檢測(cè)的快速反射鏡穩(wěn)像方法,其特征在于:步驟5中根據(jù)整像素全局運(yùn)動(dòng)矢量和亞像素運(yùn)動(dòng)矢量加權(quán)計(jì)算得到當(dāng)前幀和參考幀的亞像素全局運(yùn)動(dòng)矢量的具體過(guò)程為:
根據(jù)公式
計(jì)算得到亞像素全局運(yùn)動(dòng)矢量Δ(x,y),其中Δ(Delta_nx,Delta_ny)為整像素全局位移矢量,Δsub(Delta_mx,Delta_my)為亞像素運(yùn)動(dòng)矢量;m為步驟4中的插值倍數(shù),n為步驟3中的下采樣倍數(shù)。