1 引 言
红外热成像技能在军事范畴得到广泛的运用。可是一般的热成像体系的瞬时视场都很小，为了扩展视界一般选用光机扫描组织，扫描组织的引进使得体系结构复杂化。并且因为扫描速率的约束，简单形成方针动态信息的丢掉。跟着红外广角镜头的呈现，克服了光机扫描的缺陷。此刻，实时超大视场红外图画处理成为方针检测、方针辨认和方针盯梢的关键技能。因为红外镜头的视场角大，在像面上所成的红外图画发生了畸变和渐晕，使得方针在边际视场较中心视场信号弱小，需要对图画进行畸变和渐晕的校对处理。在大视场红外图画处理的数据量大，实时红外图画处理体系有必要具有高速的运算才能。本文选用DSP+FPGA结构规划的实时超大视场红外图画处理体系可以满意高速采样数据流快速存取、快速运算的实时性要求。
2 体系首要芯片的功用特色
依据实时红外图画处理体系的要求，体系硬件结构中的DSP芯片选用了Ti 公司的TMS320C6414芯片，其具有强壮的运算才能和超卓的对外接口才能。该芯片CPU主频为600MHz，数据处理才能峰值可达4800MIPS（每秒48亿条指令）。选用了VelociT1.2结构，由8个彼此独立的功用单元构成。包括两组通用寄存器组，每组含有32个32位寄存器。片内选用2级存储器结构。芯片内部集成了多种外围设备：扩展的直接存储器拜访（EDMA），外部存储器接口EMIFA（64bit）和EMIFB（16bit，主机口（HIP），3个多通道缓冲串口（McBSP），定时器等。
为和谐各种不同功用芯片间的运作，并完结图画预处理作业，减轻DSP的担负。体系选用了Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列的XC2V2000芯片，体系门密度为2M，内嵌专用硬件乘法器，内嵌1008Kbit的Block RAM，可用来装备RAM、FIFO、双口RAM，以及包括8个数字时钟办理模块（Digital Clock Manager DCM）其频率规模24MHz~420MHz。
3 体系的组成
3.1 体系数据流程
体系数据处理流程如图1所示。首要，对输入的数字视频信号进行收集，提取有用的数据单元。接着，对收集到的数据进行图画预处理。然后，进行图画处理，完结检测盯梢算法，完结对方针的检测与盯梢。最终，输出模仿视频图画到监视器，以便调查盯梢作用。
3.2 体系硬件结构
体系的硬件结构如图2所示。首要由四部分组成：FPGA模块，DSP模块，扩展存储模块和模仿视频输出模块构成。
（1） FPGA模块：
体系选用了可编程芯片FPGA，和谐各种具有不同功用芯片的运作。芯片内部结构框图如图3所示：
FPGA首要完结如下四方面作业：图画收集，图画预处理，装备输入缓存及输出缓存。
① 图画收集：依据探测器输出的数字视频信号的场同步（Vsync），行同步（Hsync）以及主时钟（MC），经过计数器计数判别何时呈现有用的数据单元，发送操控信号收集有用数据单元。
② 图画预处理：对收集到的有用数据单元，进行高效率的图画滤波预处理以除掉体系噪声。
③ 输入缓存：该模块是由FPGA的Block RAM 装备成输入缓冲存储器
。预处理后的有用数据单元，可以接连不间断地写入 。并经过 的半满标志位（HF）触发TMS320C6414的EMDA同步事情，运用EDMA操控器将原先所存储的数据，经过PDT（Peripheral Device Transfer）的传输方法，直接将 中的存储的数据以EDMA方法导入SDRAM中，以供后续的图画处理。
④ 输出缓存：该模块也是由FPGA的Block RAM 装备成输出缓冲存储器 。外部发生的视频特征信号触发TMS320C6414 的EMDA通道，使得图画数据从DSP片内数据存储器向 传输。一起， 中曾经存储的数据在时钟的作用下接连地被送往图画输出模块进行编码。
（2）DSP模块：
本体系中选用主频为600MHz的TMS320C6414芯片为中心，完结方针的检测和盯梢算法，其体系结构框图如图4所示：
DSP芯片首要完结如下功用：
① 经过EMIFA口，扩展数据存储空间，存储待处理的图画数据；经过EMIFB 扩展程序存储空间。
② 从外部数据存储器SDRAM中调入图画数据，运转体系的检测和盯梢算法，检测运动方针，并确认其方位。
③ 依据运算成果，经过多通道缓冲串口0（McBSP0），操控伺服体系动作。
④ 经过多通道缓冲串口1（McBSP1），完结人机接口功用。
⑤ 与FPGA树立即时通讯，完结体系程序模块间的调度与和谐。
（3）扩展存储模块：
首要扩展了外部数据存储器SDRAM（MT48LC4M16A2）和外部程序存储器FLASＨ（MBM29LV800TA），SDRAM是经过DSP的EMIFA口扩展的存储空间，首要用来存储待处理数字图画，选用环形存储结构，每次读缓冲区，取到的总是未被读取的最旧的一帧图画。当缓冲区满后，除非将其间的一些数据读走，以空出空间，不然新的图画帧将会丢掉。FLASH 用于存储盯梢算法的运用程序及FPGA的装备文件，当DSP复位后则完结DSP的初始化，FPGA的装备并运转运用程序完结检测和盯梢功用。
（4）视频输出模块：
经过EDMA方法，从DSP的片内数据存储器将图画数据调入输出缓冲 ，从 不间断地输出数字单元至编码器（SAA7120）进行编码转化模仿视频信号，输出到监视器，以便调查图画检测与盯梢算法的作用。
4 定论
本文运用高性能的DSP（TMS320C6414）和可编程逻辑器材FPGA（Virtex-Ⅱ系列的XC2V2000），结合了模块化规划思维，规划了超大视场红外方针实时检测与盯梢体系，该体系具有很好的重构性、实时性及可靠性。经过重复实验标明，该实时红外检测体系对IR109机芯输出的数字视频信号（每场320×240有用像素，每个像素14bit，场频50Hz）可以进行实时处理，对超大视场中的运动点方针、面方针完结检测和盯梢功用。盯梢无延时，首要技能指标均能满意项目的要求，具有很好的运用远景。
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