隨著人類文明的進(jìn)步和電子科技的快速發(fā)展,，視頻通信作為人類視野的延伸，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),。應(yīng)運(yùn)而生的數(shù)字圖像處理技術(shù)也就得到了飛速地發(fā)展,。目前，由于運(yùn)算速度快,、片上資源豐富和能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的線性和非線性算法等原因,，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件,，其中在數(shù)字圖像處理技術(shù)中顯得尤為突出,。然而，由于包括DSP本身在內(nèi)的所有電子器件都是干擾源,，而且系統(tǒng)所處的工作環(huán)境中還有很多外界干擾源,，再加上數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)信號(hào)噪聲非常敏感，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮系統(tǒng)的抗干擾問題,。否則,，至少會(huì)影響系統(tǒng)的處理結(jié)果，甚至造成更為嚴(yán)重的后果,。本文就是介紹基于DSP的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的抗干擾設(shè)計(jì),。

　　1. 系統(tǒng)的干擾源和干擾徑

　　基于DSP的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的干擾源主要有由光和電的基本性質(zhì)所引起的噪聲、電器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲,、雷電放電造成的大氣噪聲源,、太陽黑子運(yùn)動(dòng)等造成的天電噪聲源、電阻等電子元器件工作時(shí)發(fā)熱造成的熱噪聲源、50Hz工頻電網(wǎng)造成的電網(wǎng)干擾源,、汽車點(diǎn)火裝置造成的點(diǎn)火系統(tǒng)干擾源,、無線通信系統(tǒng)造成的射頻干擾源以及一些人為惡意造成的干擾源等，所有干擾源中高頻脈沖噪聲對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的危害最大,。

　　以上提到的干擾源都屬于電磁干擾（EMI）,。電磁學(xué)原理告訴我們：只要有電流存在就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，只要有電壓存在就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng),。磁場(chǎng),、電場(chǎng)隨時(shí)間變化的產(chǎn)生量的多少，就是電磁干擾的根本原因,。電磁干擾的概念如圖1所示,。

　　基于DSP的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的干擾途徑主要有電源線、輸入／輸出線,、接地線,、電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng),、電路的公共阻抗,、電源異常等。各種干擾途徑在本系統(tǒng)中所占比例如表1所示,。

　　2. 抗干擾措施

　　根據(jù)對(duì)系統(tǒng)自身,、干擾源和干擾途徑的分析，本系統(tǒng)抗干擾措施主要是：①提高系統(tǒng)自身的電磁兼容性,；②隔離干擾源,；③切斷干擾途徑等3種方案?；诖?，本文提出了一些適用于本系統(tǒng)的硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。

　　2.1 電磁兼容

　　電磁兼容性是指電力,、電子、通訊設(shè)備或其系統(tǒng)在其設(shè)置的場(chǎng)所處于工作狀態(tài)時(shí),，不對(duì)其周圍產(chǎn)生影響,，也不被其四周的電磁環(huán)境所影響，不產(chǎn)生誤動(dòng)作和性能降低,，按設(shè)計(jì)獲得其工作能力,。也就是說，設(shè)備或系統(tǒng)不對(duì)外界產(chǎn)生干電磁干擾,，而且不受所處環(huán)境中電磁干擾影響其的正常工作能力,。

　　2.2 硬件抗干擾技術(shù)

　　硬件抗干擾具有效率高的特點(diǎn)，可將絕大多數(shù)干擾拒之門外，硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)時(shí)的首選,，它能有效抑制干擾

　　源,，阻斷干擾通道。只要合理布置與選擇有關(guān)參數(shù),，適當(dāng)?shù)挠布垢蓴_措施就能抑制視頻通信系統(tǒng)的絕大部分干擾,。常見的硬件抗干擾技術(shù)措施有：濾波（無源濾波和有源濾波）技術(shù)、去耦技術(shù),、隔離技術(shù)和接地技術(shù)等,。

　　由于高頻脈沖噪聲對(duì)本系統(tǒng)危害最大，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能,，在系統(tǒng)中可采取以下措施：

　?。?） 增加總線的抗干擾能力。采用三態(tài)門形式的總線結(jié)構(gòu),，并給總線接上拉電阻,，使總線在瞬間處于穩(wěn)定的高電平而避免總線出現(xiàn)懸空狀態(tài)?？偩€須加緩沖器,。

　　（2） 提高系統(tǒng)控制信號(hào)抗干擾能力,。在系統(tǒng)中通常有RESET,、STB等控制線，當(dāng)CPU與其控制器件的傳輸距離較遠(yuǎn)且控制線阻抗較高時(shí),，就容易受到脈沖噪聲干擾,。可在被控制器件的輸入端并聯(lián)一只20pF的電容,，并且在RESET等控制信號(hào)線并聯(lián)一只0.01μF電容,。給控制線加一級(jí)緩沖器，使控制線的阻抗變低,，也有助于抑制干擾,。

　　（3） 抑制數(shù)字信號(hào)的串模干擾,。這種串模干擾是相鄰信號(hào)線在傳輸信號(hào)過程中引起的干擾,，大多發(fā)生在印制板平行導(dǎo)線上。串模干擾的強(qiáng)弱與相鄰兩信號(hào)線之間的耦合阻抗和信號(hào)本身的阻抗有關(guān),。因此,，在本系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)：盡量縮短信號(hào)線的長(zhǎng)度；傳輸多種電平信號(hào)時(shí),，盡量把前,、后沿時(shí)間相近的電平信號(hào)劃為一組傳輸,；在雙面印制板的背面布置較大面積的地線區(qū)域可對(duì)部件產(chǎn)生的高頻脈沖噪聲起到吸收和屏蔽的作用。 （4） 利用電磁干擾濾波器（EMI Filter）消除電源干擾,。隨著電子設(shè)備,、計(jì)算機(jī)和家用電器的大量涌現(xiàn)與廣泛普及，電網(wǎng)干擾正曰益嚴(yán)重并形成一種公害,。特別是瞬態(tài)電磁干擾,，其電壓幅度高（幾百伏至上千伏）、上升速率塊,、持續(xù)時(shí)間短,、隨機(jī)性強(qiáng)，容易使數(shù)字電路產(chǎn)生嚴(yán)重干擾,，甚至損害設(shè)備,。電磁干擾濾波器亦稱電源噪聲濾波器（PNF），它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲,，提高設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性,。電磁干擾濾波器在系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖2所示。

　?。?） 利用硬件看門狗功能提高系統(tǒng)的抗干擾能力,。由專用芯片MAX692構(gòu)成的看門狗電路如圖3所示，系統(tǒng)所用外圍元件少,。MAX692是微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片,，具有后備電池切換、掉電判別,、看門狗監(jiān)控等功能,。其中WDI是看門狗檢測(cè)輸入端，接到DSP的一個(gè)專用I／O口或一個(gè)總線口上,。是復(fù)位信號(hào)輸出端,，接DSP的復(fù)位端。MAX692的WDI定時(shí)周期為1.6s,，復(fù)位脈沖寬度是200ms,。如果WDI保持高或低超過“看門狗”定時(shí)周期（1.6s），端將發(fā)生200ms寬（最小140ms）的負(fù)脈沖使DSP復(fù)位,。

　　2.3 軟件抗干擾技術(shù)

　　利用軟件也可以提高DSP數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的抗干擾能力,。主要有：①利用數(shù)字濾波器來濾除干擾；②采用軟件看門狗,、多次采樣技術(shù),、定時(shí)刷新輸出口等技術(shù)來抑制干擾,。下面主要介紹數(shù)字濾波器在本系統(tǒng)中的應(yīng)用,。

　　數(shù)字濾波器（DF）對(duì)圖像信號(hào)的處理過程如圖4所示,。圖像信號(hào)首先經(jīng)過采樣／保持電路（S／H），送至模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,，然后通過數(shù)字濾波器濾除其中的干擾信號(hào),，最后通過數(shù)／模轉(zhuǎn)換器（DAC）獲得語音信號(hào)輸出。

　　根據(jù)所用數(shù)學(xué)模型的不同,，數(shù)字濾波器可分為兩大類：一類是遞歸型濾波器,，其特點(diǎn)是濾波器的輸出不僅與輸入信號(hào)有關(guān)，還與過去的輸出值有關(guān),；另一類是非遞歸型濾波器（如一階,、二階低通濾波器），其特征是濾波器的輸出僅與輸入信號(hào)有關(guān),，而與過去的輸出值無關(guān),。本系統(tǒng)中使用的是遞歸型濾波器。

　　數(shù)字濾波器的軟件設(shè)計(jì)方法有：程序判斷濾波法（限幅濾波法）,、中位值濾波法,、算術(shù)平均濾波法、遞推平均濾波法,、防脈沖干擾平均濾波法,、一階滯后濾波法等6種方法。根據(jù)需要,，本系統(tǒng)選擇中位值濾波法,。

　　設(shè)數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)為一個(gè)一維序列l(wèi)，2,，…,，n，取窗口長(zhǎng)度（點(diǎn)數(shù)）為m （m為奇數(shù)）,，對(duì)其進(jìn)行中位值濾波,，就是從輸入序列中相繼抽出m個(gè)數(shù)i-v，…,，i-1,，i，i+1,，…,，i+v（其中f2為窗口中心值，v=（m-1）／2）,，再將這m個(gè)點(diǎn)按其數(shù)值大小排序,，取其序號(hào)為中心點(diǎn)的那個(gè)數(shù)作為濾波輸出。用數(shù)學(xué)公式表示為：yi=Med{i-v,，…,，i,，…，i+v} i∈N,，v=（m-1）／2

　　3. 結(jié)束語

　　實(shí)驗(yàn)證明：以上抗干擾方法在基于DSP的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中能夠充分地抑制來自系統(tǒng)外和系統(tǒng)自身的干擾,，能夠有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。