基于達(dá)芬奇平臺(tái)的微光視頻處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：深入研究和分析微光視頻增強(qiáng)技術(shù)，為了解決微光視頻的實(shí)時(shí)處理能力，結(jié)合迭芬奇平臺(tái)的技術(shù)特性設(shè)計(jì)基于TMS320DM6446平臺(tái)的微光視頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微光視頻系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)顯示模塊，最后通過(guò)測(cè)試處理結(jié)果和實(shí)時(shí)性兩方面進(jìn)行測(cè)試表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足要求。
關(guān)鍵詞：達(dá)芬奇平臺(tái)；微光視頻；數(shù)據(jù)采集；嵌入式

O 引言
微光視頻系統(tǒng)在夜視技術(shù)上用途越來(lái)越廣泛，然而由于目標(biāo)照度很低、目標(biāo)和背景反射系數(shù)很接近、觀察環(huán)境不好等惡劣的條件下，得到的微光視頻圖像總是得不到滿意的效果。我國(guó)現(xiàn)有的硬件生產(chǎn)能力的條件下，微光像增強(qiáng)器還達(dá)不到應(yīng)用化的效果，但是實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)能迅速提高微光系統(tǒng)的圖像質(zhì)量，增加微光視頻系統(tǒng)的視距，因此把實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)與像增強(qiáng)技術(shù)相結(jié)合成為縮短國(guó)內(nèi)外微光視頻系統(tǒng)差距的一個(gè)重要發(fā)展方向，本文在達(dá)芬奇平臺(tái)TMS320DM6446上實(shí)現(xiàn)了微光視頻的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)的微光視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。

1 微光視頻增強(qiáng)技術(shù)
微光視頻最顯著的表現(xiàn)特征是在圖像畫面上疊加有明顯的隨機(jī)閃爍噪聲，通過(guò)對(duì)微光視頻的特征和噪聲進(jìn)行分析，可以從增大微光視頻的對(duì)比度和減少微光視頻的噪聲兩方面來(lái)設(shè)計(jì)微光視頻增強(qiáng)系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的特點(diǎn)，需要采用簡(jiǎn)單有效的處理算法。直方圖均衡化是增大圖像對(duì)比度的經(jīng)典算法，而且算法簡(jiǎn)單、處理效果較好；高斯平滑算法能有效地去除圖像的高頻分量而保留低頻分量，這兩種算法與嵌入式處理平臺(tái)結(jié)合使用，可以獲得很好的效果。本文在設(shè)計(jì)中使用軟件的設(shè)計(jì)方法來(lái)達(dá)到圖象增強(qiáng)技術(shù)。

2 基于達(dá)芬奇平臺(tái)的微光視頻系統(tǒng)
微光視頻系統(tǒng)的特點(diǎn)是在實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)顯示的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)微光視頻的增強(qiáng)處理和去噪處理，達(dá)到實(shí)時(shí)處理的要求，因此需要較強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理的和數(shù)據(jù)處理能力，這里選擇TI公司具有DSP+ARM雙核處理功能的的達(dá)芬奇平臺(tái)(TMS320DM6446)可以滿足上述的要求。
微光視頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中，微光視頻的采集、處理和顯示過(guò)程是通過(guò)TMS320DM6446平臺(tái)上的CCD／CMOS攝像頭或者是圖像解碼器，對(duì)微光視頻實(shí)時(shí)采集并進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)在讀緩沖區(qū)中，用戶可以利用TMS320DM6446的數(shù)字媒體處理器完成微光視頻的實(shí)時(shí)處理任務(wù)，并將處理后的微光視頻通過(guò)嵌入式處理平臺(tái)上的顯示設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。微光視頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的原理如圖1所示。


在本微光視頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中，微光視頻實(shí)時(shí)采集部分由視頻采集設(shè)備和視頻解碼芯片完成；微光視頻實(shí)時(shí)處理部分由TI公司的TMS320 DM6446雙核處理器完成；微光視頻實(shí)時(shí)輸出系統(tǒng)由LCD顯示器和視頻編碼器完成。
2．1 微光視頻圖像的采集
論文中模擬視頻數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)ITU-RBT．656，它是在ITURBT．601(CCIR-601)的基礎(chǔ)發(fā)展的一種新的視頻數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)。由于 CCIR656視頻數(shù)據(jù)流采用8根信號(hào)線(傳統(tǒng)方式需要19根信號(hào)線)就可以傳輸所有的圖像信息和行同步、場(chǎng)同步、偶同步信息，因此采用CCIR656方式進(jìn)行接口設(shè)計(jì)時(shí)，便于實(shí)時(shí)數(shù)字圖像處理硬件平臺(tái)以功能單元為單位進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。


通過(guò)CCD／CMOS視頻采集設(shè)備采集模擬的微光視頻，視頻為PAL或者NTSC制式，模擬視頻通過(guò)解碼芯片TVP5146與CCD控制器的BT．656接口進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為YCrCb格式的視頻，同時(shí)將采集的微光視頻通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口(Extmal Memory Interface，EMIF)緩存在DDRAM或SDR-AM中的讀緩沖區(qū)中，以便微光視頻處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。