星图实时预处理方法研究及实现

【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RAM(DPRAM)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。