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伴随着红外技术的发展,红外成像设备由于具有工作距离远、隐蔽性强、可昼夜工作等优点,在各领域得到了广泛的应用。但是在远距离成像时目标弱小,检测环境多样化,图像的信杂比很低,造成目标检测困难。另外随着目标机动性的增强以及武器系统现代化程度的不断提高,人们对系统检测目标的完整性、实时性和稳定性提出了更高的要求。传统的目标检测方法在低信噪比条件下检测目标的效果不够理想,尽最大可能的将时域信息和空域信息融合起来处理将是实现低信噪比下弱小目标检测的发展趋势。因此,研究低信杂比条件下的红外弱小目标检测方法,设计合适的硬件处理平台,对红外探测系统具有重要的理论和实际意义。本文的内容及成果包括:(1)从红外序列图像中目标在时空域表现出来的奇异性特征出发,构建了红外序列图像的奇异性检测模型,并在此基础上将短时傅里叶变换用于红外弱小目标奇异性检测的方法中。该方法主要根据目标、噪声和云杂波的短时傅里叶变换时频谱的不同特性,利用两级门限检测方法,去除序列图像中噪声和云杂波的影响,检测出运动小目标。(2)研究设计了基于FPGA的红外弱小目标检测系统的硬件平台。以FPGA为核心的红外弱小目标检测系统,硬件系统以赛灵思公司Virtex6系列XC6VLX240T-1FFG1156 FPGA芯片为设计核心,以PCIe总线接口作为数据接口实现高速DMA数据传输为基础,以大容量DDR3 SDRAM为高速缓存,为算法实现提供了硬件验证平台。(3)在FPGA上完成了硬件平台各个功能模块的逻辑设计,将本文提出的目标检测算法在硬件平台上移植实现。整个硬件系统由图像输入输出模块、图像存储模块和图像算法处理模块几个部分组成。上位机通过图像输入输出模块发送序列图像的帧数据,板卡通过PCIe总线接口的DMA传输方式读取主机内存中的数据,存到图像存储模块DDR3 SDRAM大容量缓存中,图像算法处理模块读取DDR3 SDRAM中的数据进行处理,处理结束后,将得到的目标点信息数据存入图像存储模块并由图像传输模块将处理结果通过PCIe总线接口写入主机内存,上位机读取目标点信息并显示目标点轨迹。通过实测数据验证,该硬件系统可以有效验证本文提出的检测算法,检测到云杂波背景下的弱小运动目标,具有工程应用价值。