《電子技術(shù)應(yīng)用》
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用于海洋搜救的多DSP圖像處理識別系統(tǒng)
摘要: 海上搜救服務(wù)是國家應(yīng)急救援體系的重要組成部分,也是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要保障,。采用先進(jìn)的搜索系統(tǒng)是提高搜救行動有效性的重要手段之一,。通常情況下搜索系統(tǒng)采用雷達(dá)或者光電成像系統(tǒng),因為光圖像傳感器具有很高的分辨率,,在能見度理想的情況下,,觀測距離可達(dá)20~40km,但它的缺點就是在較大程度上依賴良好的天氣及日照條件,。
Abstract:
Key words :

  引言

  海上搜救服務(wù)是國家應(yīng)急救援體系的重要組成部分,,也是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。采用先進(jìn)的搜索系統(tǒng)是提高搜救行動有效性的重要手段之一,。通常情況下搜索系統(tǒng)采用雷達(dá)或者光電成像系統(tǒng),,因為光圖像傳感器具有很高的分辨率,在能見度理想的情況下,,觀測距離可達(dá)20~40km,,但它的缺點就是在較大程度上依賴良好的天氣及日照條件。而紅外圖像傳感器具有穿透煙、霧,、霾,、雪等能力,可彌補這一不足,,因此采用紅外,、可見光成像和DSP圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成的光電搜索系統(tǒng)。

  根據(jù)海洋搜救的性質(zhì),,該系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本能力:

  較高的可疑目標(biāo)檢測能力,;
  較高的海洋背景抗干擾能力;
  具有一定的目標(biāo)識別和跟蹤能力,。
  基于以上考慮,,本文設(shè)計了由二片TMS320F2812和八片TMS320C6416T構(gòu)成的圖像處理系統(tǒng)。
  
  系統(tǒng)指標(biāo)要求

  可見光視頻輸入:CCIR/EIA或PAL/NTSC視頻信號
  紅外視頻輸入:CCIR/EIA
  視頻輸出:VGA或標(biāo)準(zhǔn)視頻輸出
  視頻AD轉(zhuǎn)換精度:12bit
  視頻顯示DA轉(zhuǎn)換精度:10bit
  圖像處理幀速率:大于30Hz
  可檢測“目標(biāo)”的最小象素數(shù):3×3
  
  系統(tǒng)方案

  系統(tǒng)框圖如圖1所示,。

  采用TMS320F2812實現(xiàn)視頻采集,,通過XINTF接口與多片6416-HPI接口連接,實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸,。各6416采取流水工作模式,,通過EMIFB接口輸出處理后的圖像數(shù)據(jù),經(jīng)過顯示電路,,由監(jiān)視器顯示輸出圖像,。

  系統(tǒng)采用可拓展結(jié)構(gòu),可根據(jù)實際需要確定6416圖像處理單元數(shù)目,。通常采用四個或八個6416圖像處理單元,。

  系統(tǒng)軟件對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和邊緣檢測,檢測可疑目標(biāo)并進(jìn)行識別,。

  單視頻輸入時,,可選擇四個或八個6416圖像處理單元構(gòu)成圖像處理機 。

  雙視頻輸入工作時序圖如圖2所示,。每個視頻通道擁有四個6416圖像處理單元,分別采用流水工作模式,,每片6416處理一幅圖像的最大周期為4幀,,兩組的處理結(jié)果輸出給圖像顯示模塊處理。
 

  系統(tǒng)硬件設(shè)計

  硬件系統(tǒng)由三部分組成:視頻采集電路,、圖像處理電路及顯示電路,。硬件設(shè)計總體框圖如圖3所示。
 

  視頻采集電路

  基于2812-DSP的視頻信號采集原理框圖如圖4所示,,其中包括視頻預(yù)處理模塊和2812 模塊,。視頻預(yù)處理模塊包括Y/C分離、電平鉗位、同步分離,、幅度調(diào)整處理電路,。2812-DSP片上A/D以12.5M的速度采集視頻信號,達(dá)到了極限采樣速率(采樣間隔時間為80ns),。
 

  Y/C分離,、視頻鉗位、同步分離電路原理圖見圖5,。

  TMS320C6416T子模塊

  此模塊是本系統(tǒng)處理部分的核心模塊,。按照通用性強、接口清晰簡捷,、資源引出最大化,、兼顧構(gòu)建多6416系統(tǒng)的設(shè)計思想來設(shè)計6416子模塊,如圖6所示,。通過EMIFA接口擴展了兩片4M×32bit SDRAM, 可一次讀寫64bit數(shù)據(jù),。

  圖像傳輸接口設(shè)計

  圖像數(shù)據(jù)通過2812-DSP-XINTF(16bit)/6416-DSP-HPI(32bit)接口傳輸,采用一片CPLD將2812-DSP兩次輸出結(jié)果拼接成32bit,。優(yōu)化2812-DSP-XINTF寄存器可使HPI接口傳輸速率達(dá)到最大,。對XINTF寄存器的具體優(yōu)化值見表1。
 

  圖像顯示

  采用VGA監(jiān)視器顯示圖像處理結(jié)果,。標(biāo)準(zhǔn)SVGA接口信號包括:行同步信號(VGA_Hs),、場同步信號(VGA_Vs)以及紅、綠,、藍(lán)三路模擬信號,。VGA所需的時序同步信號由CPLD產(chǎn)生,所需的模擬信號由視頻D/A轉(zhuǎn)換器ADV7123實現(xiàn),。顯示接口電路框圖如圖7所示,。
 

  由CPLD對各個6416圖像處理單元數(shù)據(jù)輸出接口(EMIFB)總線進(jìn)行總線仲裁,實現(xiàn)各個6416單元的圖像數(shù)據(jù)分時輸出,。

  兩片采用“乒乓存取”工作方式的SRAM組成了圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū),,每片SRAM存放一幀圖像,由CPLD控制,。
 

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