基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题,而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号,利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成,以流水线方式运行,能够实时输出目标的光谱信息,具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点,为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。

基于CUDA的干涉型高光谱实时光谱复原处理技术

随着干涉成像技术的发展,卫星地面处理系统对干涉型高光谱数据的应用提出了实时光谱复原处理及快速成像显示的需求。针对干涉型高光谱图像数据码速率高、可并行处理性强等特点,将干涉型高光谱复原处理算法与新兴的CUDA技术相结合,进行了算法应用研究与软件设计,实现了干涉型高光谱实时光谱复原处理技术。实验结果表明,基于CUDA的干涉型高光谱数据的光谱复原处理技术能够满足地面应用系统的需求。

基于Forman算法HJ-1A高光谱数据实时处理技术研究

采用Forman卷积法,基于GPU硬件平台,完成了实时光谱复原处理系统关键技术研究。试验结果表明:系统处理能力为HJ-1A中高光谱解压后下行数据速率的2.82倍,满足实时初级产品与全分辨率移动图像显示处理的技术需求。基于GPU环境对Forman法与Mertz法进行比较,针对Forman法采用不同处理方法进行比较,为开展实用化系统的研制提供了数据与方法。

BT.656数字视频解析及颜色空间转换

为满足干涉式成像光谱仪实时光谱复原系统的设计要求,利用可见光相机输出的可见光图像来模拟干涉图,提出了一种基于FPGA芯片的BT.656数字视频解析方法。利用信号延迟的方法检测BT.656视频信号的行控制信号,并根据亮度信号与色差信号的4∶2∶2的特殊关系,通过采用不同时钟频率将信号有效分离并分别输出,实现了BT.656格式的数字视频解析。将解析后的YUV格式信号转换为RGB格式,再转为灰度图像,以灰度图像模拟干涉图数据,实现了以视频信号模拟干涉图信号。