改进Top-hat变换的红外小目标FPGA实时跟踪系统

本文主要探讨了"改进Top-hat变换的小目标跟踪算法及其在FPGA上的实现"。小目标跟踪是红外技术在军事等领域中的关键应用，由于目标特性如尺寸小、信噪比低和缺乏明显特征，使得实时准确检测和跟踪成为一个挑战。传统的Top-hat变换对于这类小目标的处理存在局限性，因此研究人员提出了改进的Top-hat变换，旨在增强图像中小目标的可见度。 文章首先介绍了背景，指出基于PC机的解决方案虽然在某些场景下有效，但由于运算复杂、计算量大和存储需求等问题，无法满足实时跟踪的要求。相比之下，FPGA由于其并行处理能力、可重构性和低功耗特性，成为了实现高性能实时小目标跟踪的理想选择。 作者针对视频图像处理的特点，设计了一种基于FPGA的实时小目标跟踪系统。该系统的核心在于改进的Top-hat变换，它通过运动估计和特征滤波器的空间滤波，提高了对小目标的定位精度和稳定性。此外，针对模板窗口运算在FPGA中传统方法效率低的问题，文中创新地提出了一种新的模板窗口计算方法，以优化算法在硬件平台上的执行效率。 通过实验验证，改进的Top-hat变换和FPGA实现的系统能够有效地检测和跟踪小目标，且在20毫秒内就能完成目标位置的计算，充分满足了实时性要求。这表明该方法在实际应用中具有很高的实用价值，为红外小目标的高效跟踪提供了一种新的解决方案。 总结来说，这篇论文的研究内容主要包括：改进Top-hat变换的设计、基于FPGA的实时跟踪系统架构设计、模板窗口计算方法的创新以及实验结果验证。这些成果不仅提升了小目标跟踪的性能，也为其他领域的实时视频处理提供了新的技术参考。