导言
海上搜救服务是国家应急救援体系的重要组成部分，也是国家经济发展的重要保障。选用先进的查找体系是进步搜救举动有用性的重要手法之一。一般状况下查找体系选用雷达或许光电成像体系，因为光图画传感器具有很高的分辨率，在能见度抱负的状况下，观测间隔可达20~40km，但它的缺陷就是在较大程度上依靠杰出的气候及日照条件。而红外图画传感器具有穿透烟、雾、霾、雪等才能，可补偿这一缺乏，因此选用红外、可见光成像和DSP图画处理体系构成的光电查找体系。
依据海洋搜救的性质，该体系应具有以下根本才能：
·较高的可疑方针检测才能；
·较高的海洋布景抗干扰才能；
·具有必定的方针辨认和盯梢才能。
依据以上考虑，本文规划了由二片TMS320F2812和八片TMS320C6416T构成的图画处理体系。
体系方针要求
·可见光视频输入：CCIR/EIA或PAL/NTSC视频信号
·红外视频输入：CCIR/EIA
·视频输出：VGA或规范视频输出
·视频AD转化精度：12bit
·视频显现DA转化精度：10bit
·图画处理帧速率：大于30Hz
·可检测“方针”的最小象素数：3×3
体系计划
体系框图如图1所示。
选用TMS320F2812完成视频收集，经过XINTF接口与多片6416-HPI接口衔接，完成图画数据传输。各6416采纳流水作业形式，经过EMIFB接口输出处理后的图画数据，经过显现电路，由监视器显现输出图画。
体系选用可拓宽结构，可依据实践需要确认6416图画处理单元数目。一般选用四个或八个6416图画处理单元。
体系软件对图画数据进行滤波和边际检测，检测可疑方针并进行辨认。
单视频输入时，可选择四个或八个6416图画处理单元构成图画处理机 。
双视频输入作业时序图如图2所示。每个视频通道具有四个6416图画处理单元，别离选用流水作业形式，每片6416处理一幅图画的最大周期为4帧，两组的处理成果输出给图画显现模块处理。
体系硬件规划
硬件体系由三部分组成：视频收集电路、图画处理电路及显现电路。硬件规划整体框图如图3所示。
视频收集电路
依据2812-DSP的视频信号收集原理框图如图4所示，其间包含视频预处理模块和2812 模块。视频预处理模块包含Y/C别离、电平钳位、同步别离、起伏调整处理电路。2812-DSP片上A/D以12.5M的速度收集视频信号，到达了极限采样速率(采样间隔时间为80ns)。
Y/C别离、视频钳位、同步别离电路原理图见图5。
TMS320C6416T子模块
此模块是本体系处理部分的中心模块。依照通用性强、接口明晰简捷、资源引出最大化、统筹构建多6416体系的规划思想来规划6416子模块，如图6所示。经过EMIFA接口扩展了两片4M×32bit SDRAM, 可一次读写64bit数据。
图画传输接口规划
图画数据经过2812-DSP-XINTF(16bit)/6416-DSP-HPI(32bit)接口传输，选用一片CPLD将2812-DSP两次输出成果拼接成32bit。优化2812-DSP-XINTF寄存器可使HPI接口传输速率到达最大。对XINTF寄存器的详细优化值见表1。
图画显现
选用VGA监视器显现图画处理成果。规范SVGA接口信号包含：行同步信号（VGA_Hs）、场同步信号（VGA_Vs）以及红、绿、蓝三路模拟信号。VGA所需的时序同步信号由CPLD发生，所需的模拟信号由视频D/A转化器ADV7123完成。显现接口电路框图如图7所示。
由CPLD对各个6416图画处理单元数据输出接口(EMIFB)总线进行总线裁定，完成各个6416单元的图画数据分时输出。
两片选用“乒乓存取”作业方式的SRAM组成了图画数据缓冲区，每片SRAM寄存一帧图画，由CPLD操控。
体系软件规划
体系软件流程图如图8所示。分为三个首要部分：图画预处理、可疑方针提取及方针辨认。
图画预处理
图画滤波(多模板复合滤波算法)
比照常用的多种滤波算法，其一起特征是：某种滤波算法只对部分噪声有用；在较好地按捺噪声的一起，难以坚持图画明晰度。而选用多模板复合滤波算法，可较好地处理这一问题，为边际提取奠定了根底。
边际检测(改善的sobel算子)
常用边际检测算法受海面波纹的影响较为严峻。相比之下，sobel算子效果较好，但也存在漏检边际点的状况。本算法在传统sobel算子两个模板的根底上，增加了六个模板，用下述八个模板对每个像素别离进行运算，然后取其间最大值代替该像素的值。
这种改善的sobel算子使得边际检测愈加精确，但处理一帧图画的运算量较大。选用改善的sobel算子进行图画边际检测处理后，将图画二值化。改善的sobel算子不光检测出了悉数可疑方针，而且受波浪的影响较小。
可疑方针提取与盯梢
为削减运算数据量，选用二次符号的办法提取可疑方针：
·使用贴标签算法进行预符号，核算出物体数目并记载其所在方位；
·依据上位机供给的模板信息，提取可疑方针；
·进行二次符号，仅符号已提取的可疑方针；
·对提取出的可疑方针进行盯梢。
方针辨认与盯梢
当提取的可疑方针（一般是指象素数较少的小方针）到达必定的象素数后，选用Hu不变矩特征对可疑方针进行方针辨认。
对数字图画f(x，y)，p+q阶矩(mpq)和中心矩(μpq)界说为
其间p和q对错负的整数。图画的（p+q）阶归一化的中心矩界说为：
使用二阶和三阶归一化的中心矩求出七个Hu不变矩组：
A(x，y)则为方位(x，y)处不变矩的相关值。取A值最大处对应的点作为匹配点。
因为不变矩描绘的是图画的核算特性，满意对平移、弹性、旋转等改变的不变性，因此广泛使用于图画辨认等范畴。该算法的缺乏之处是核算量大。而只是处理部分可疑方针区域图画数据的办法，能够大大削减数据运算量。对辨认后的方针加框并盯梢。
定论
·成功完成了用于海洋搜救的多片DSP图画处理辨认体系；
·成功完成了2812视频数据收集；
·体系硬件的可拓宽性增强了体系的通用性；
·软件算法实践使用效果显着。
该体系（PCB板见图9）还可完成对搜救方针的被迫测距、可见光和长波红外图画的双波段图画交融等功能。别的，体系的强壮处理才能和存储空间，使其能在数字图画处理范畴发挥更大效果。
