基于Windows CE的嵌入式紅外熱成像系統(tǒng)設(shè)計

摘要：給出了基于S3C2410處理器的嵌入式紅外熱成像系統(tǒng)的設(shè)計方案。闡述了系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和基于Windows CE系統(tǒng)下的紅外圖像的采集、處理、顯示軟件的系統(tǒng)設(shè)計，介紹了Windows CE系統(tǒng)下開發(fā)紅外熱成像軟件系統(tǒng)的方法，并對編寫基于Windows CE的圖像傳輸、圖像處理和圖像顯示等程序進行了介紹。
關(guān)鍵詞：Windows CE；嵌入式；紅外熱成像

0 引言
紅外檢測技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中的前沿學(xué)科。在自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，本文提出一種新的基于Windows CE的便攜式紅外成像設(shè)備設(shè)計方案，詳細闡述了系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，著重闡述了系統(tǒng)的硬件架構(gòu)設(shè)計，主要模塊的功能和芯片選型，以及軟件部分的設(shè)計。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
作為一款可應(yīng)用于遠程檢測和移動監(jiān)控等多個領(lǐng)域的紅外熱成像系統(tǒng)，除了要具備通用圖像動態(tài)實時顯示功能外，還應(yīng)具備針對目標(biāo)體溫度的測試和分析功能。本系統(tǒng)通過紅外焦平面陣列探測器將模擬信號送入信號預(yù)處理模塊并完成模數(shù)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號送入紅外圖像采集模塊，采集的數(shù)字信號在紅外圖像校正模塊進行非均勻校正、測溫和濾波處理，校正后的圖像數(shù)據(jù)再送入圖像顯示終端，圖像顯示終端將圖像信息進行灰度拉伸、偽彩變換后在終端進行實時顯示，并完成圖像分析、圖像存儲、溫度標(biāo)定等多種功能。系統(tǒng)總體方案如圖1所示：

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 硬件結(jié)構(gòu)
本文設(shè)計的紅外成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為紅外鏡頭、模擬信號預(yù)處理部分、紅外圖像數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號處理部分、控制顯示、分析處理部分這六大部分，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。紅外焦平面陣列探測器完成光電轉(zhuǎn)化功能；信號預(yù)處理電路包括視頻信號分離電路和視頻信號調(diào)整電路；預(yù)處理后的模擬信號經(jīng)高速A／D轉(zhuǎn)化后右雙口RAM送入DSP；由于DSP具有高速的處理能力，要求DSP能有效地與低速外設(shè)連接，否則整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力就會受到影響，因此需要把圖像數(shù)據(jù)進行高速緩存，雙口RAM具有兩套獨立的數(shù)據(jù)、地址和控制總線，因而可從兩個端口同時讀寫而互不干擾，并且具有隨機存取的優(yōu)點，讀寫具有很大的靈活性；DSP完成紅外圖像數(shù)據(jù)的非均勻校正、中值濾波等大運算量處
理，減輕ARM的運算負擔(dān)，因此成像系統(tǒng)具有很強的可靠性和實時性；Windows CE系統(tǒng)下的應(yīng)用程序完成灰度拉伸、偽彩變換、數(shù)據(jù)分析處理、紅外圖像顯示及系統(tǒng)控制。

2．2 主要芯片介紹
ARM處理器是整個硬件系統(tǒng)的核心單元，完成對各個硬件單元模塊的初始化、控制及管理功能。由于監(jiān)控系統(tǒng)的實時性較高，且需要完成部分算法運算，因此對ARM處理器的處理能力要求較高。本系統(tǒng)處理器采用的是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，該處理器擁有獨立的16kB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer，I／O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS接口，2個USB主機，1個USB設(shè)備，SD主機和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高可運行在203MHz。