摘要：介绍了一种根据DM648和FPGA构架的图画处理计划，论述了图画处理模块的组成原理和结构，并对模块内部电路规划和FPGA内部图画处理逻辑进行了要点介绍。木文规划的图画处理模块能够支撑对高清视频图画的切开、缩放、叠加和切换等算法处理。
跟着数字化年代的到来，视频图画处理作为数字化的重要组成部分越来越重要，特别是对高清视频的处理技能已经成为业界的研讨热门。本文针对视频处理技能的特色提出了一种支撑多种视频输入输出接口的视频图画处理硬件解决计划。
1 整体结构及硬件规划
1.1 整体结构
本文规划的图画处理模块首要是用于收集方针的图画信息，并经过图画切开、缩放、叠加和切换等算法处理后，经过HDMI接口把图画数据发送给体系归纳处理模块，经过CAN总线接口和RS232接口操控外设和获取外设的状况信息。图画处理模块的首要详细功用如下：接纳高清相机的可见光视频信息，视频输入接口为HDMI接口;接纳红外摄像机的红外视频信息，视频输入接口为LVDS接口;经过RS232通讯接口接纳姿势传感器、白光摄像机和红外摄像机等外设的信息;对可见光视频或红外视频信息进行图画处理，并经过HDMI和PAL-D接口进行输出;经过CAN接口接纳体系主控板发送的操控指令等。图画处理模块接口运用框图如图1所示。
经过剖析，图画处理模块的首要功用是进行多路视频处理，而且所处理的视频数据量较大，图画实时性要求较高。因而图画处理模块的完结计划选用DSP(DM648)+FPGA的方法，DSP用于完结杂乱的视频处理算法，FPGA的运用确保了图画延时，也有利于体系功用的扩展。图画处理模块的体系框图如图2所示，该模块除过DSP+FPGA的中心电路外还包含HDMI、LVDS解码电路，HDMI、PAL-D编码电路、单片机操控电路、CAN以太网等接口电路。
图画处理模块首要完结视频信号的采样、切换和传输功用，一起经过CAN总线接口和RS232接口完结通讯功用。图画处理模块的信息流程如图3所示，接纳1路可见光相机数字HDMI视频信号和1路红外相机数字灰度视频信号，进行视频数据预处理后，送入到视频切开、切换和叠加等处理单元，处理后的视频数据进入到视频数据发送单元后经过1路模仿PAL-D接口和1路数字HDMI接口发送出去。1路模仿PAL-D接口和1路数字HDMI接口显现内容相同。接纳和发送4路R$232数据和1路CAN数据。
1.2 视频解码电路规划
可见光相机HDMI视频解码电路完结1路HDMI输入视频的解码，将解码之后契合高清格局的YCrCb信号送入FPGA，由FPGA完结其它视频处理功用。可见光相机HDMI视频解码电路图如图4所示，选用1片ADV7441来完结视频解码功用。
红外相机LVDS视频解码电路完结1路LVDS输入视频的解码，将解码之后的YCrCb信号送入FPGA，由FPGA完结其它视频处理功用。红外相机LVDS视频解码电路图如图5所示，选用1片National Semiconductor公司的DS90CR286AMTD来完结视频解码功用。
1.3 视频编码电路规划
HDMI视频发送电路完结1路HDMI视频的发送，将FPGA之后的YCrCb信号送入HDMI发送芯片，把并行数字视频编码成串行差分的TMDS物理链路信号。HDMI视频发送电路图如图6所示，选用1片AD公司的ADV7513来完结数字视频的编码与发送功用。
PAL-D视频发送电路完结1路模仿PAL-D视频的发送，将FPGA之后的YCrCb信号送入PAL-D发送芯片，把并行数字视频编码成复合模仿PAL-D视频信号。PAL-D视频发送电路图如图7所示，选用1片国腾公司的GM7121来完结数字视频的编码与发送功用。
1.4 DM648+FPGA中心电路规划
因为该图画处理模块要完结一些杂乱的图画处理算法，因而对图画处理器的功用要求较高，本规划的DSP处理器选用了DM648处理器，DM648是TI公司为图画处理运用开发的一款高功用低功耗处理器，它集成了5个可装备的视频输入输出端口和图画协处理器，处理器主频高达1.1GHz FPGA芯片选用的是XILINX公司的SPARTAN-6系列中的XC6SLX100，该系列FPGA具有容量大、高功用、低功耗和低成本等长处，在图形图画处理中有比较广泛的运用。
该图画处理模块的首要是经过FPGA完结视频的格局转化、切开、缩放、叠加等图画预处理功用，经过DM648来完结视频的增强、辨认、拼接等杂乱算法功用。如图2所示，视频进入模块后，首要进行解码，然后进入FPGA进行预处理，FPGA处理完结后经过视频口进入DM648，在DM648中完结杂乱算法的图画处理功用，处理完结后经过视频口再输出给FPGA，在FPGA中完结视频格局转化等功用进行编码输出。下文将对FPGA内部的处理逻辑进行要点介绍。
2 FPGA视频处理逻辑规划
FPGA逻辑结构功用框图如图8所示。可见光相机数字视频解码后的图画信号时序为契合高清标准的16bit色彩深度的YCrCb信号。红外相机数字视频解码后的图画信号时序为根据PAL-D的时序，但在全行像素由768削减到384。可见光和红外的视频数据经过FIFO缓存后存储在SRAM中，然后在FPGA中进行预处理、切开、交融和切换后，送入到DM648的视屏接口，DM648对接纳的图画数据进行用户指定的算法处理后，经过视频时序操控逻辑输出到HDMI视频发送器和PAL-D发送器。
可见光相机高清HDMI视频为1920×1080P/25FPS，16位数据信号，时钟频率74.25MHz，数据速率为1.118Gbps，其视频缓存SRAM的总线数据位32位，时钟最高167MHz，本项目规划作业频率为74.25MHz，数据速率为2.376Gbps，是HMDI接口数据速率的2倍，能够满意视频读写缓存的要求。红外相机的视频终究转化成1路PAL视频，用一片SRAM完全能够满意其缓存要求。
3 结束语
根据DM648+FPGA构架的图画处理模块兼有两种信号处理芯片的优越性，有用进步了视频处理的杂乱度和速度，增强了视频处理功用，而且具有技能安稳老练、模块体积小、功耗低一级长处。在后续的研讨中将深化对根据DM648的图画处理算法进行要点研讨，改善算法功用，进一步进步模块的视频处理才能。
