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红外小目标检测多级滤波算法的ASIC实现

孙剑伟  
【摘要】:红外图像小目标检测多级滤波算法通过改变基本滤波模板级数,获得不同带宽的滤波模板,达到同时检测大小不同小目标的能力。 本文在详细论述多级滤波算法的基础上,提出多级滤波算法的整体结构。根据外部系统要求,提出多级滤波芯片的设计需求和典型应用,详细论述了体系结构内部实现机制。采用1×3 基本滤波模板,通过级连构成1×5 和1×7 两种滤波模板;多分辨率高斯金字塔处理使算法可以处理较大小目标,同时在前级处理阶段可以有效地弱化目标和噪声;数据路径由三路并行数据通道构成,对应检测3×3、5×5 和7×7三种小目标;每路数据通道采用流水线结构,其中乘法电路由移位相加电路构成以提高运算速度;采用定点运算,计算精度为8 位二进制小数,可处理位宽为8-16 位的数据。本文重点讲述了数据路径的实现方法;围绕提高精度问题展开详细讨论并提出解决方案;详细讲述了FIFO 状态机和各个状态的输入和输出信号。 采用面向可综合的寄存器传输级设计方法完成电路设计;通过了功能仿真,并进行了详细地误差分析;逻辑综合过程讲述了综合中涉及到的有关概念、环境设置、约束设置;静态时序分析比较了两个STA 阶段的不同;简单介绍了物理设计的基本过程,特别对涉及多个时钟网络的分配问题提出了有效地解决方案。 涉及到的多级滤波芯片指标:吞吐量5M-10M 像素/秒;主频50MHz;支持128×128/256×256/320×240 三种帧格式的图像数据。


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