分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-07-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 幸运成像技术是一种事后图像恢复技术，它能够有效减小大气湍流对图像质量的影响。传统的频域幸运成像算法在效果上优于传统的空域算法，它主要由图像预处理、数据选择和数据叠加三部分组成。本文提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的频域幸运成像算法，并在FPGA平台上构建了频域幸运成像的实验系统。本系统通过二维转换为两个一维实现的处理方式对天文图像数据进行了二维快速傅里叶变换（2D-FFT），采用频域数据的实部平方与虚部平方之和代替幅值进行数据选择，所得到的高分辨率图像与基于中央处理器（CPU）算法处理的结果基本相同。本实验系统能对2000帧128128像素的图像进行频域幸运成像处理，比传统的基于CPU频域幸运成像算法速度快13倍多，实现了对传统的频域幸运成像算法进行加速，同时也为将来频域幸运成像的实时化提供了一种可行的技术方案。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-03-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 为进一步提高现有实时幸运成像系统的实时性，针对第二代通用串行总线（USB2.0）接口的电子倍增电荷耦合（EMCCD）相机进行幸运成像观测的情况，本文提出了一个基于USB2.0总线数据侦听的实时幸运成像技术方案，进行了侦听电路的硬件设计和数字逻辑设计，搭建了一个具有实时侦听、传输、处理、动态更新和显示的幸运成像系统当相机拍摄天文图像并与PC机进行数据交互时，本系统的USB2.0总线数据侦听子系统就会对交互的USB2.0总线实现无侵入式的侦听，并且加以分析处理后，只将有效的天文图像数据发送给底层现场可编程逻辑阵列（FPGA）开发板中的幸运成像子系统，然后幸运成像子系统就会对接收到的数据进行预处理、动态选图、实时配准和叠加处理，最后使用9个可调阈值二值化高分辨率图像并将这些图像输出到显示器上。实验结果表明，所实现的系统能够对在USB2.0总线上连续传输的10000帧512512像素的图像进行实时侦听、幸运成像和动态更新显示，实现了幸运成像技术的实时化。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-06-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 幸运成像技术是一种基于大量短曝光图像中选取少量幸运好图进行配准、叠加的高分辨率图像恢复技术，能够有效减小大气湍流对图像质量的影响，但传统的基于中央处理器（CPU）的幸运成像算法难以实现实时化。本文利用现场可编程逻辑阵列（FPGA）的并行性和灵活性优势，提出了一种新的基于FPGA的幸运成像算法并构建了一个FPGA实验系统。该算法采用一种固定选图数且无需排序的图像选择策略和一种以行列坐标为基准的图像配准策略，能够有效地节省算法处理时间和硬件资源，达到实时幸运成像的目的。这个新的实时幸运成像算法能够以简洁的方式在中小规模的FPGA上实现，所得高分辨率图像与基于传统CPU算法处理的结果完全相同。实验表明，对于2000帧128128像素的输入图像进行幸运成像处理，本算法的运行速度比本实验室之前提出的算法快27倍，比传统的基于CPU+MATLAB幸运成像算法速度快150多倍，处理帧率可达197帧/秒。该算法及其FPGA实现技术可以用于构建真正实时的幸运成像系统。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-07-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 幸运成像技术是用于消除天文图像中大气湍流影响的高分辨率图像重建技术，传统的基于CPU的幸运成像算法难于实时化。本文利用FPGA并行处理的优势，设计了一种基于FPGA的幸运成像算法并构建了一个FPGA实验系统。该系统用FPGA完成了选图、配准、叠加的全部幸运成像算法流程，所得高分辨率图像与基于传统CPU算法处理的结果完全相同，但幸运成像算法的处理速度比传统CPU的处理速度快19倍。该算法在FPGA上的实现，为幸运成像技术的实时或准实时化提供了一种可行的方案。
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