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双传感器图像联合目标检测及系统实现研究

作 者: 吴昊
导 师: 张晔
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 信息与通信工程
关键词: 多传感器 图像融合 目标检测 证据理论
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 60次
引 用: 1次
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内容摘要


随着现代科学技术的发展,单传感器信息处理技术已经广泛的应用于战场监视、工业过程控制、遥感和图像处理等诸多领域,在民用和军事领域都起到了越来越重要的作用。然而,仅靠单一传感器只能获取目标或场景的某个方面的信息,无法对目标进行精确、全面的表述。在这样的背景下,多传感器信息联合处理技术应运而生。多传感器信息联合处理的优势在于,能够通过多个传感器获取目标或场景的全面信息,通过对这些信息进行分析和组合,获得目标的一致性表述,提高所得结论的精确性和可靠性。利用来自多个传感器的图像进行联合目标检测,是多传感器信息联合处理技术的一个热门应用,也是近年来国内外图像信息处理领域研究的热点之一。在多传感器图像联合目标检测中,各单传感器图像目标检测效果的好坏,会直接影响到最终的联合目标检测效果,因此对单传感器图像目标检测算法的研究必不可少。如何将多个传感器提供的信息进行合理的组合,则是多传感器图像联合目标检测的重点所在。本文以合成孔径雷达(SAR)和高光谱图像为对象进行了以下几方面研究:首先研究了SAR图像的双参数恒虚警(CFAR)检测算法和高光谱图像的RX奇异检测算法。实验表明,上述两种算法在单传感器图像目标检测中均有较好的表现,但各自的缺点也很明显。然后深入研究了D-S证据理论,提出了一种基于D-S证据理论的双传感器图像联合目标检测算法。实验表明,在虚警概率为10-3数量级条件下,联合目标检测算法的检测概率达到84.51%,比仅用高光谱图像和SAR图像进行目标检测,检测概率分别提高了11.27%和19.72%。最后在理论算法研究的基础上,设计并实现了一个双传感器图像联合目标检测系统。该系统主要由模拟数据源模块和联合目标检测模块两部分组成。模拟数据源模块以FPGA为核心,主要负责在不同系统状态下的图像数据传输和存储;联合目标检测模块以DSP为处理核心,主要完成双传感器联合目标检测算法的硬件实现。系统测试结果表明,系统USB数据传输速率达到19MB/s,硬件实现图像联合目标检测算法耗时17.3s,联合目标检测概率比单传感器检测提高至少12%,以上指标均达到系统设计要求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-18
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  8-9
  1.2 双传感器图像联合目标检测系统概述  9-10
  1.3 目标检测技术现状及发展概述  10-14
    1.3.1 SAR图像目标检测技术发展现状  10-12
    1.3.2 高光谱图像目标检测技术发展现状  12-13
    1.3.3 多传感器图像联合目标检测技术发展现状  13-14
  1.4 USB2.0 接口及数字信号处理器发展概述  14-16
    1.4.1 USB2.0 接口的特点及发展现状  15-16
    1.4.2 数字信号处理器发展概述  16
  1.5 本文的主要研究内容及结构安排  16-18
第2章 单传感器图像目标检测技术研究  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 SAR图像目标检测技术研究  18-26
    2.2.1 SAR概述  18-20
    2.2.2 SAR图像特点  20-22
    2.2.3 SAR图像CFAR目标检测算法研究  22-25
    2.2.4 SAR图像目标检测技术优缺点分析  25-26
  2.3 高光谱图像目标检测技术研究  26-31
    2.3.1 高光谱图像概述  26-27
    2.3.2 高光谱图像特点  27
    2.3.3 高光谱图像RX目标检测算法研究  27-30
    2.3.4 高光谱图像目标检测技术优缺点分析  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章 双传感器图像联合目标检测技术研究  32-41
  3.1 引言  32
  3.2 双传感器联合目标检测算法  32-36
    3.2.1 证据理论研究  32-34
    3.2.2 基于证据理论的融合目标检测算法  34-36
  3.3 实验结果分析  36-40
    3.3.1 实验基本情况  36
    3.3.2 SAR图像目标检测  36-37
    3.3.3 高光谱图像目标检测  37-39
    3.3.4 双传感器图像联合目标检测  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 双传感器图像联合目标检测系统硬件实现  41-65
  4.1 系统设计  41-44
    4.1.1 系统总体分析  41
    4.1.2 系统方案设计  41-44
  4.2 模拟数据源模块设计  44-57
    4.2.1 USB设备开发  45-52
    4.2.2 FPGA控制系统设计  52-57
  4.3 融合目标检测模块设计  57-63
    4.3.1 TMS320C62XX系列DSP及DM6211 芯片特点介绍  57-59
    4.3.2 片内存储器设计  59
    4.3.3 外部存储器接口设计  59-60
    4.3.4 中断设计  60-61
    4.3.5 算法移植与程序优化  61-63
  4.4 实验结果分析  63-64
  4.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-72
附录  72-73
攻读硕士学位期间发表的学术论文  73-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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