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低存储资源开销的多路快速星点质心提取方法

于文波 江洁

于文波, 江洁. 低存储资源开销的多路快速星点质心提取方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(12): 2586-2594. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0124
引用本文: 于文波, 江洁. 低存储资源开销的多路快速星点质心提取方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(12): 2586-2594. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0124
YU Wenbo, JIANG Jie. Multichannel fast star centroid extraction method with low memory resource cost[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(12): 2586-2594. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0124(in Chinese)
Citation: YU Wenbo, JIANG Jie. Multichannel fast star centroid extraction method with low memory resource cost[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(12): 2586-2594. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0124(in Chinese)

低存储资源开销的多路快速星点质心提取方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0124
基金项目: 

国家自然科学基金 61725501

详细信息
    作者简介:

    于文波  男, 博士研究生。主要研究方向:星敏感器技术

    江洁  女, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:实时图像处理、天体敏感器技术等

    通讯作者:

    江洁, E-mail: jiangjie@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V448.2

Multichannel fast star centroid extraction method with low memory resource cost

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61725501

More Information
  • 摘要:

    数据更新率是星敏感器的一项重要指标。随着大面阵图像探测器的应用,传统单路质心方法的处理速度已成为更新率的主要瓶颈。为此,提出一种多路快速星点质心提取方法。首先,采用基于目标行方向有效长度的边界目标信息融合技术,能够实现各种形状边界目标信息的正确融合。其次,采用动态双指针循环映射机制,能够对无效信息占用存储资源进行循环利用,大大提高了存储资源的利用效率。最后,对本文方法进行实验测试,并在相同现场可编程门阵列(FPGA)芯片上,与传统单路质心方法的性能进行对比分析。实验结果表明,本文方法处理速度约为传统单路质心方法的3.6倍,但使用的存储资源仅约为后者直接扩展的多路方法的40%,从而验证了本文方法的可行性与有效性。

     

  • 图 1  多通道像素传输过程

    Figure 1.  Multichannel pixel transmission process

    图 2  多路快速星点质心提取基本原理框图

    Figure 2.  Block diagram of basic principle of multichannel fast star centroid extraction

    图 3  局部星图的阈值化结果

    Figure 3.  Thresholding results of partial star image

    图 4  行有效长度标记法流程图

    Figure 4.  Flowchart of marking method based on effective length in scanning direction

    图 5  边界目标标记结果示意图

    Figure 5.  Schematic diagram of marking results of boundary target

    图 6  边界目标融合原理示意图

    Figure 6.  Schematic diagram of fusion principle of boundary target

    图 7  噪声目标扫描结束的判定结果

    Figure 7.  Decision results of scan ending of noise target

    图 8  动态双指针循环映射原理图

    Figure 8.  Schematic diagram of dynamic dual-pointer cyclic mapping

    图 9  动态空间压缩映射原理图

    Figure 9.  Schematic diagram of dynamic space compression mapping

    图 10  实验装置

    Figure 10.  Experimental setup

    图 11  某天区的星点质心提取结果

    Figure 11.  Extraction results of star centroid of sky map

    图 12  边界星点目标R的局部放大图

    Figure 12.  Partial enlarged drawing of boundary star target R

    表  1  3种方法的FPGA资源使用情况

    Table  1.   FPGA resource usage of three methods

    方法资源类型已使用总数量使用率/
    %
    传统单路
    质心方法
    Slice Registers12619 2000.7
    Slice LUTs47419 2002.5
    Block RAM/FIFO123237.5
    基于本文方法的
    改进单路法
    Slice Registers52019 2002.7
    Slice LUTs1 34719 2007.0
    Block RAM/FIFO53215.6
    四路法Slice Registers1 61719 2008.4
    Slice LUTs5 00519 20026.1
    Block RAM/FIFO193259.4
    下载: 导出CSV

    表  2  3种方法的处理速度

    Table  2.   Processing speed of three methods

    方法
    最大综合频率/
    MHz
    极限星
    图帧率/Hz
    传统单路质心方法84.47420.1
    基于本文方法的改进单路法90.17121.5
    四路法75.78672.3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-12
  • 录用日期:  2018-06-11
  • 网络出版日期:  2018-12-20

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