引言

　　海上搜救服務是國家應急救援體系的重要組成部分，也是國家經濟發展的重要保障。采用先進的搜索系統是提高搜救行動有效性的重要手段之一。通常情況下搜索系統采用雷達或者光電成像系統，因為光圖像傳感器具有很高的分辨率，在能見度理想的情況下，觀測距離可達20~40km，但它的缺點就是在較大程度上依賴良好的天氣及日照條件。而紅外圖像傳感器具有穿透煙、霧、霾、雪等能力，可彌補這一不足，因此采用紅外、可見光成像和DSP圖像處理系統構成的光電搜索系統。

　　根據海洋搜救的性質，該系統應具備以下基本能力：

　　較高的可疑目標檢測能力；
　　較高的海洋背景抗干擾能力；
　　具有一定的目標識別和跟蹤能力。
　　基于以上考慮，本文設計了由二片TMS320F2812和八片TMS320C6416T構成的圖像處理系統。
　　
　　系統指標要求

　　可見光視頻輸入：CCIR/EIA或PAL/NTSC視頻信號
　　紅外視頻輸入：CCIR/EIA
　　視頻輸出：VGA或標準視頻輸出
　　視頻AD轉換精度：12bit
　　視頻顯示DA轉換精度：10bit
　　圖像處理幀速率：大于30Hz
　　可檢測“目標”的最小象素數：3×3
　　
　　系統方案

　　系統框圖如圖1所示。

　　采用TMS320F2812實現視頻采集，通過XINTF接口與多片6416-HPI接口連接，實現圖像數據傳輸。各6416采取流水工作模式，通過EMIFB接口輸出處理后的圖像數據，經過顯示電路，由監視器顯示輸出圖像。

　　系統采用可拓展結構，可根據實際需要確定6416圖像處理單元數目。通常采用四個或八個6416圖像處理單元。

　　系統軟件對圖像數據進行濾波和邊緣檢測，檢測可疑目標并進行識別。

　　單視頻輸入時，可選擇四個或八個6416圖像處理單元構成圖像處理機 。

　　雙視頻輸入工作時序圖如圖2所示。每個視頻通道擁有四個6416圖像處理單元，分別采用流水工作模式，每片6416處理一幅圖像的最大周期為4幀，兩組的處理結果輸出給圖像顯示模塊處理。
 

　　系統硬件設計

　　硬件系統由三部分組成：視頻采集電路、圖像處理電路及顯示電路。硬件設計總體框圖如圖3所示。
 

　　視頻采集電路

　　基于2812-DSP的視頻信號采集原理框圖如圖4所示，其中包括視頻預處理模塊和2812 模塊。視頻預處理模塊包括Y/C分離、電平鉗位、同步分離、幅度調整處理電路。2812-DSP片上A/D以12.5M的速度采集視頻信號，達到了極限采樣速率(采樣間隔時間為80ns)。
 

　　Y/C分離、視頻鉗位、同步分離電路原理圖見圖5。

　　TMS320C6416T子模塊

　　此模塊是本系統處理部分的核心模塊。按照通用性強、接口清晰簡捷、資源引出最大化、兼顧構建多6416系統的設計思想來設計6416子模塊，如圖6所示。通過EMIFA接口擴展了兩片4M×32bit SDRAM, 可一次讀寫64bit數據。

　　圖像傳輸接口設計

　　圖像數據通過2812-DSP-XINTF(16bit)/6416-DSP-HPI(32bit)接口傳輸，采用一片CPLD將2812-DSP兩次輸出結果拼接成32bit。優化2812-DSP-XINTF寄存器可使HPI接口傳輸速率達到最大。對XINTF寄存器的具體優化值見表1。
 

　　圖像顯示

　　采用VGA監視器顯示圖像處理結果。標準SVGA接口信號包括：行同步信號（VGA_Hs）、場同步信號（VGA_Vs）以及紅、綠、藍三路模擬信號。VGA所需的時序同步信號由CPLD產生，所需的模擬信號由視頻D/A轉換器ADV7123實現。顯示接口電路框圖如圖7所示。
 

　　由CPLD對各個6416圖像處理單元數據輸出接口(EMIFB)總線進行總線仲裁，實現各個6416單元的圖像數據分時輸出。

　　兩片采用“乒乓存取”工作方式的SRAM組成了圖像數據緩沖區，每片SRAM存放一幀圖像，由CPLD控制。