专利名称：一种基于双dsp的红外视频实时增强显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外图像处理领域，特别是一种基于双DSP的红外视频实时增强显 示装置。
背景技术：
红外热像仪最早是因为军事目的而得以开发，近年来又迅速向民用工业领域扩 展，其应用已日趋广泛。简单的讲红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受 被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像 图，而热像图中的每个像素灰度值的大小反应了被测物体该点温度的高低，每个像素灰 度值的深度为14bit。大多数红外热像仪的图像输出既有数字口又有模拟口。但模拟口输出的模拟视 频大多只是简单的将14位的图像数据映射为8位图像数据，再做数模转换输出，图像偏 暗、对比度不好，显示效果并不理想；而数字口输出的图像格式为14位的数字信号，又 不能直接接入监视器等标准模拟视频显示设备，需要用计算机安装专用的数字图像采集 卡进行数字图像的采集，通过图像处理软件处理后，再在计算机显示器上显示观看。因 此，热像仪输出的模拟视频并不理想，而接收数字口图像的常用装置安装又复杂、体积 又大，不便于运输和携带；而且又需要计算机专用显示器显示，也限制了设备的使用范 围。因此，研制出一种新型的红外热图像信号处理显示装置势在必行。
发明内容
针对上述情况，为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的就在于提供一种基于 双DSP的红外视频实时增强显示装置，可以有效解决安装复杂、体积大、不便于运输和 携带的问题。本发明解决技术问题采用的技术方案是，一种基于双DSP的红外视频实时增强 显示装置，其特征在于，包括红外热像仪、接口转换芯片、FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、第一 DSP (Digital SignalProcessing,数字信号处理 器)、第二 DSP、第一程序存储器、第二程序存储器、数据存储器、数模转换芯片和监视 器，所说的红外热像仪通过接口转换芯片与FPGA相连，红外热像仪将图像信号传递给 接口转换芯片，接口转换芯片将图像信号处理后传递给FPGA ；所说的第一 DSP与第一 程序存储器相连，第一程序存储器将存储的第一 DSP图像处理程序传递给第一 DSP;所 说的第二 DSP与第二程序存储器相连，第二程序存储器将存储的第二 DSP图像处理程序 传递给第二DSP;所说的FPGA与数据存储器、数模转换芯片相连，FPGA将处理后的图 像信号传递给数据存储器并将数据存储器中存储的第一 DSP和第二 DSP处理过的图像信 号进行图像信号融合处理，处理后的图像信号传递给数模转换芯片；所说的数据存储器 与第一 DSP、第二 DSP相连，第一 DSP和第二 DSP将处理后的图像信号传递给数据存储 器进行存储；所说的数模转换芯片与监视器相连，数模转换芯片将处理后的图像信号转
3变成视频信号传递给监视器并在监视器上显示。本发明结构简单，安装方便，实现了数字口图像的采集、处理和转换为标准模 拟视频的功能，不仅方便携带又能输出标准模拟视频，拓宽了显示设备使用范围；在软 件算法上又加入了图像增强的处理，对原始的低亮度、低对比度的图像进行了亮度拉伸 和边沿增强，得到了更加清晰的红外图像。
图1是本发明的一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置的结构框图。图2是本发明的一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置的电路示意图。图3是本发明的一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置的图像处理流程 图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。由图1、2所示，一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置，其特征在于， 包括红外热像仪、接口转换芯片、FPGA、第一 DSP、第二 DSP、第一程序存储器、第二 程序存储器、数据存储器、数模转换芯片和监视器，所说的红外热像仪通过接口转换芯 片与FPGA相连，红外热像仪将图像信号传递给接口转换芯片，接口转换芯片将图像信 号处理后传递给FPGA ；所说的第一 DSP与第一程序存储器相连，第一程序存储器将存 储的第一 DSP图像处理程序传递给第一 DSP ；所说的第二 DSP与第二程序存储器相连， 第二程序存储器将存储的第二 DSP图像处理程序传递给第二 DSP ；所说的FPGA与数据 存储器、数模转换芯片相连，FPGA将处理后的图像信号传递给数据存储器并将数据存储 器中存储的第一 DSP和第二 DSP处理过的图像信号进行图像信号融合处理，FPGA将处 理后的图像信号传递给数模转换芯片；所说的数据存储器与第一 DSP、第二 DSP相连， 第一 DSP和第二 DSP将处理后的图像信号传递给数据存储器进行存储；所说的数模转换 芯片与监视器相连，数模转换芯片将处理后的图像信号转变成视频信号传递给监视器并 在监视器上显示。所说的红外热像仪的脚c
与接口转换芯片的脚Input
相连，接口 转换芯片的脚CLK接FPGA的脚CLK，接口转换芯片的脚Data
接FPGA的脚 InData
,接口转换芯片的脚HSYNCY接FPGA的脚HSYNCY，接口转换芯片的 脚VSYNCY接FPGA的脚VSYNCY，FPGA的脚CLKl接数模转换芯片的脚CLK1， FPGA的脚HSY接数模转换芯片的脚HSY，FPGA的脚VSY接数模转换芯片的脚VSY， FPGA的脚Y
接数模转换芯片的脚Y
，FPGA的脚Addr
接数据存储器的 脚A
，FPGA的脚0ut
接第一 DSP的脚D
，数据存储器的脚D
接第二 DSP的脚D
，数据存储器的脚A
接第一 DSP的脚A
和第二 DSP 的脚A
，第一 DSP的脚Al
接第一程序存储器的脚Al
，第一 DSP的脚 Dl
接第一程序存储器的脚Dl
，第二 DSP的脚A2
接第二程序存储器的 脚A2
，第二 DSP的脚D2
接第二程序存储器的脚D2
，数模转换芯片的脚 VIDEO接监视器。
由图3所示，本发明的红外图像数据处理流程具体过程如下1)红外热像仪采集图像并将采集好的图像通过接口转换芯片传递给FPGA， FPGA将接收到的14位原始图像数据存入到数据存储器SDRAM的红外原始图像存储 区；2.1.1)当整幅图像数据写入数据存储器SDRAM后，启动第一 DSP中的 DMA (Direct Memory Access,直接存储器访问)将数据存储器SDRAM中的图像数据导入 到第一 DSP中；2.1.2)第一 DSP将导入的图像数据做线性拉伸使14位图像数据映射为8位图像 数据；2.1.3)第一 DSP对线性拉伸处理得出的8位图像数据进行直方图均衡化，以增强 亮度和对比度；2.1.4)第一 DSP启动其内部的DMA将处理后的整幅图像数据存入到数据存储器 SDRAM的图像存储区；2.2.1)在步骤2.1.1)结束后，第二DSP启动其内部的DMA将数据存储器SDRAM 中的图像数据导入到第二 DSP中；2.2.2)第二 DSP将导入的图像数据做线性拉伸使14位图像数据映射为8位图像 数据；2.2.3)第二 DSP对线性拉伸处理得出的8位图像数据进行拉普拉斯边沿提取，获 得图像边沿；2.2.4)第二 DSP启动其内部的DMA将处理后的整幅图像数据存入到数据存储器 SDRAM的图像存储区；3) FPGA将数据存储器SDRAM中的由第一 DSP和第二 DSP处理后的两幅图像数 据导入其内，并对两幅图像数据进行融合处理，得到边沿增强、亮度清晰的红外图像。所说的接口转换芯片采用DS90CR288，将热像仪数字口输出的CameraLink格 式的数据信号转换成TTL信号；所说的负责图像采集和系统管理的芯片FPGA，采用 高性能的XILINX公司的V2P4 ；所说的数据存储器模块SDRAM采用ISSI公司的高 速存储芯片IS42S16400 ；本发明装置的核心处理器DSP，两片都采用Ti公司高性能的 DSP(TMS320C6416)；数模转换芯片采用ADV7194进行数模转换；程序存储器FLASH 芯片采用两片AM29LV800DB，分别与第一 DSP和第二 DSP相连，每片具有4M的存储 空间用于程序代码的存储。本发明首先上电，第一 DSP通过地址线Al
译码后从FALSH中读取程序 代码通过数据线Dl
加载到第一 DSP中，同样第二 DSP通过地址线A2
译码后 从另一片FALSH中读取第二 DSP的程序代码通过数据线D2
加载到第二 DSP中， 程序开始执行。下面简单介绍本装置的数据走向和工作流程，热像仪输出的数字图像 信号为CameraLink格式，数字口的输出信号C
接入DS90CR288的1叩也
，后 分离出像素时钟CLK，行同步信号HSYNCY和场同步信号VSYNCY，和14位的图像 数据Data
；然后将以上信号线和数据线接入FPGA，FPGA根据像素时钟CLK， 行同步信号HSYNCY和场同步信号VSYNCY，采集图像数据InData
，并将数据 InData
转成0ut
(16位数据线，低14位数据有效，高位数据补零)，通过地址线Addr
译码后写入SDRAM的红外原始图像存储区；当一整幅图像数据写入 SDRAM后，第一 DSP启动DMA通过地址线A
和数据线D
将图像数据导入 第一DSP片内，进行图像亮度、对比度增强处理，生成新的图像后，再启动DMA通过地 址线A
译码后将第一 DSP处理后的图像数据经过数据线D
导入SDRAM的第 一 DSP处理后的图像存储区；在第一 DSP让出总线时，第二 DSP同样启动DMA通过地 址线A
和数据线D
将图像数据导入第二 DSP片内，进行图像边沿增强处理， 生成新的图像后，再启动DMA通过地址线A
译码后将第二 DSP处理后的图像数据 经过数据线D
导入SDRAM的第二 DSP处理后的图像存储区；第一 DSP和第二 DSP运算结束后，由FPGA生成标准视频信号的像素时钟CLK1、行同步信号HSY和场 同步信号VSY接入数模转换芯片ADV7194，并通过地址线Addr
和数据线0ut
从SDRAM中从第一 DSP处理后的图像存储区和第二 DSP处理后的图像存储区取出两幅 图像按像素相加融合后，再通过数据线Υ
导入ADV7194后生成标准模拟视频信号 VIDEO送显示。 本发明采用两片DSP做核心处理器并行处理，节省运算时间提高系统实时性要 求，满足50Hz的显示频率；采用FPGA管理系统，进行两幅图像数据按像素叠加，送 显示，增强显示效果；在显示增强处理上，将对比度增强后的图像与边沿增强后的图像 叠加融合，既提高了图像的亮度、对比度又突出了成像物体的边沿；整个装置为嵌入式 系统，又具有了小型化、集成化、自动化程度高的特点；而且装置输出的视频为标准的 CCIR视频，方便显示设备的接收。
权利要求
1.一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置，其特征在于，包括接口转换芯 片、FPGA、第一 DSP、第二 DSP、第一程序存储器、第二程序存储器、数据存储器和 数模转换芯片，所说的红外热像仪通过接口转换芯片与FPGA相连，红外热像仪将图像 信号传递给接口转换芯片，接口转换芯片将图像信号处理后传递给FPGA ；所说的第一 DSP与第一程序存储器相连，第一程序存储器将存储的第一 DSP图像处理程序传递给第 一 DSP ；所说的第二 DSP与第二程序存储器相连，第二程序存储器将存储的第二 DSP图 像处理程序传递给第二DSP;所说的FPGA与数据存储器、数模转换芯片相连，FPGA将 处理后的图像信号传递给数据存储器并将数据存储器中存储的第一 DSP和第二 DSP处理 过的图像信号进行图像信号融合处理，FPGA将处理后的图像信号传递给数模转换芯片； 所说的数据存储器与第一 DSP、第二 DSP相连，第一 DSP和第二 DSP将处理后的图像信 号传递给数据存储器进行存储；所说的数模转换芯片与监视器相连，数模转换芯片将处 理后的图像信号转变成视频信号传递给监视器并在监视器上显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置，其特征在 于，所说的红外热像仪的脚C
与接口转换芯片的脚Input
相连，接口转换芯片的 脚CLK接FPGA的脚CLK，接口转换芯片的脚Data
接FPGA的脚InData
，接 口转换芯片的脚HSYNCY接FPGA的脚HSYNCY，接口转换芯片的脚VSYNCY接FPGA 的脚VSYNCY，FPGA的脚CLKl接数模转换芯片的脚CLKl，FPGA的脚HSY接数模 转换芯片的脚HSY，FPGA的脚VSY接数模转换芯片的脚VSY，FPGA的脚Y
接 数模转换芯片的脚Y
，FPGA的脚Addr
接数据存储器的脚A
，FPGA的脚 0ut
接第一 DSP的脚D
，数据存储器的脚D
接第二 DSP的脚D
， 数据存储器的脚A
接第一 DSP的脚A
和第二 DSP的脚A
，第一 DSP的脚 Al
接第一程序存储器的脚Al
，第一 DSP的脚Dl
接第一程序存储器的脚 Dl
,第二 DSP的脚A2
接第二程序存储器的脚A2
，第二 DSP的脚D2
接第二程序存储器的脚D2
，数模转换芯片的脚VIDEO接监视器。
全文摘要
本发明涉及红外图像处理领域，特别是一种基于双DSP的红外视频实时增强显示装置。本发明包括接口转换芯片、FPGA、第一DSP、第二DSP、第一程序存储器、第二程序存储器、数据存储器和数模转换芯片。本发明结构简单，安装方便，实现了数字口图像的采集、处理和转换为标准模拟视频的功能，不仅方便携带又能输出标准模拟视频，拓宽了显示设备使用范围；在软件算法上又加入了图像增强的处理，对原始的低亮度、低对比度的图像进行了亮度拉伸和边沿增强，得到了更加清晰的红外图像。
文档编号H04N7/18GK102025979SQ20101058740
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者孙海江, 魏亚娟 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所