| 题名 | 天文图像信号处理平台及其关键性技术的研究 |
| 作者 | 唐清善 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 天文图像信号处理平台 FPGA DSP LINK口 |
| 其他题名 | Study of Image Processing Platform and Key Technology in Astronomy |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 人类建立地面天文观测站对恒星和太阳黑子等天体目标进行观测时，由于大气湍流的作用，来自天体自身产生或者反射的光波，在经过地球大气以及一系列光学组件的光路传输后，所形成的图像质量将会恶化，目标分辨率会极大降低。在此背景下，基于自适应光学系统的范畴，本文对自适应光学系统中的信号处理与控制单元――天文图像信号处理平台进行了理论上的研究与实践上的探索。其中论文主要的内容可总结如下： 1）天文图像分割、复原算法的研究 图像分割与复原的是天文图像信号处理中的两个关键环节，在Young和Fried等人提出的大气传递函数解析式和Zernike图像复原算法的基础上，提出一种基于流水线技术的动态数据流分割图像的方法，可以减少处理器在图像复原过程中用于数据查找、存储的时间，从而降低系统对图像处理的整体时间。 2）系统平台的设计与实现 提出了基于大规模多DSP和FPGA的天文图像信号处理平台的设计方案，并设计和实现了一个原理系统，验证了该方案的可行性。其中系统设计按照图像数据流的方向和功能可分为：图像采集、分割板，图像复原计算板，图像计算误差校正输出板，多路（256路）数字/模拟转换输出板等部分；各个板之间的数据通信按照ADSP201的LINK口通信协议进行。 3）系统平台在自适应光学中的应用 在自适应光学系统中应用了系统平台，验证了系统的功能。最后的结果表明系统平台能够对输入的模拟测试图像进行分割，在主机上实时显示图像，并能在计算处理单元中实现图像的波前复原算法，以及通过D/A输出实现控制变形镜等功能。 在以上研究内容的基础上，论文的创新点及主要结果如下： 1）在国内，首次提出基于FPGA构建了10端口、高速（单向450MB/S，双向900MB/S）的ADSP201的LINK口数据交换体系结构。 2）提出并实现了一种基于FPGA和流水线技术对天文图像进行实时动态分割的方法，并对处理的延迟时间进行了计算与验证。 3）系统支持对高速、高帧频（2500帧/秒、数据峰值660MB/S）的天文图像的采集，并能通过PCI总线与主机互连，实时显示图像。 4）在以上的基础上，首次实现了大规模多DSP天文图像信号处理平台，该平台具备强大的图像计算处理以及输出控制能力，能满足现有天文观测方面的需要。 总之，本文对图像复原、分割算法进行了理论上的研究，以及对平台的关键技术――多端口的LINK口的设计、图像分割在FPGA上的实现以及减少图像处理延迟等方面进行了实践上的探索，设计实现了一个天文图像信号处理平台系统，得到了平台的初步测试结果。该结果表明在天文图像信号处理领域，基于具有高速并行计算处理能力的DSP以及具有灵活多变的接口形式的高性能的FPGA，建立一个具备开放性及通用性的图像信号处理平台，有助于加速太空探索的步伐。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 124 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioa.ac.cn/handle/311008/473]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 唐清善. 天文图像信号处理平台及其关键性技术的研究[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2009. |
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