袁祥輝 來源：《電子技術應用》

     摘要：在以pc機和dsp數字信號處理板構成的實時紅外熱成像系統原理的基礎上，闡述了主機通過pci口與dsp實現數據交換及在windows下實現實時圖像顯示的技術。由于通過pci口數據交換速度快，在數據顯示時采用直接寫屏和翻頁技術，系統可達到理想圖像實時顯示效果。

     關鍵詞：紅外圖像

     實時性 dsp

     隨著科學技術的高速發展，紅外熱像儀在軍事、科研、工農業生產、醫療衛生等領域的應用越來越廣泛。由于紅外焦平面固有的非均勻性，在紅外圖像處理過程中，必須對每幀中的每個像元進行非均性校正處理，才能到較好的效果。因此紅外圖像實時處理的數據量很大，如256×256的一個紅外焦平面面陣，像元數為64k，如果每個像元用12bit表示，每秒顯示24幀圖像，則每秒傳輸的數據量高達2.25mbyte；如果要進行校正運算，計算量更大。目前國內的紅外熱成像系統大多采用計算機進行數據采集，用軟件實現非均勻性校正。由于軟件處理速度慢，很難實現實時成像，只能對單幀圖像進行處理。

     本文介紹采用pc機和基本dsp的數字信號處理板（數字板）構成的主從式成像系統。由于非均勻性校正的典型算法是乘累加，在一般計算機上處理速度比較慢。dsp具有高速數據處理能力，采用dsp進行圖像處理的運算，通過計算機進行系統的控制和數據的顯示，正好發揮軟硬件的特長，從而提高了系統的運算速度。

     1 系統組成及基本原理

     一個完整的紅外成像系統不但要具備圖像信號的采集功能，還要能對圖像進行實時顯示，且要完成圖像信號的分析及處理算法（如非均勻性校正等）。通常這些算法的運算量大，再加上要滿足實時顯示的要求，因此采用高速dsp芯片作為數據核心處理單元。另外，要求系統滿足通用性的同時，針對不同的應用和不斷出現的新處理方法，還要求系統例于功能的改進和擴展。為此，我們以pc機為主機，以ti公司的dsp（tms320c6201）為輔助機作為數字信號處理板的核心[1～2]，設計出紅外圖像處理系統。圖1是基于dsp的實時紅外熱成像系統的原理圖。

     1.1 tms320c6201的優點[3]

     tms320c6201是tms320c6x系列中的高速定點數字處理芯片，是ti公司二十世紀90年代后期的最新一代dsp產品。每秒最大處理能力為1600mips，具有特殊的velociti結構獨特的指令集，從而保證了它強大的運算能力、高度的并行性和良好的靈活性。同時其外圍設備包括dma控制器、主機接口（hpi）、中斷選擇器，能夠很方便快速地與外圍設備進行數據交換。

     1.2 系統組成原理

     系統由模擬信號板、數字信號處理板，pc機三部分構成。模擬信號用于進行信號提取，包括irfpa、驅動信號源、前置放大器。irfpa由信號驅動源驅動，根據外部紅外光線的感應強度，輸出窗形波的模擬信號，經前置放大器放大后與數字信號處理板相連。

     數字信號算是板由數據采集和數據處理兩部分組成。數據采集部分以一片fpga構成控制器，用于控制整個處理板的時間同步和選擇存儲器及圖像預處理等。數據處理部分包括一片dsp，一片雙口ram和兩片ram（sram和sbsram，分別用于靜態數據和動態數據的存儲）。在圖像采集中，模擬信號進入a/d轉換器之后，由fpga提供采樣控制，并將轉換后的數字信號存入雙口ram，它為dsp提供數據。校正的參數放在主程序中，用以對圖像進行校正，同時主程序還要進行其它運算，以便生成dsp處理后的圖像。dram和sbsram為dsp在進行數據處理過程中提供存儲空間。經過處理之后的數據可通過pci接口與主機交換數據。

     數字板通過pci卡與計算機相連，由于pci總線具有高速數據交換的優點（120mbyte/s），足以滿足數據實時處理的要求。數據通過dsp的hpi口，經由pci口與pc機相連。pc機讀取數字板上任意存儲器上的數據，再由計算機實現實時顯示。dsp的運行程序由pc機通過pci口加載到dsp上運行。

     2 數據的交換及windows下數