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          基于USB2.0的非制冷紅外熱像儀圖像處理系統(tǒng)設(shè)計

          作者: 時間:2010-08-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          摘要:采用基于USB2.0總線技術(shù)和視頻解碼芯片完成對紅外圖像的采集,利用FPGA實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的收發(fā)時序,通過USB接口芯片Ez-USB FX2 與主機進行通信。系統(tǒng)具有靈活性、即插即用、自動配置資源、應(yīng)用廣泛。

            目前,紅外熱像儀在軍事和民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但市面多數(shù)紅外熱像儀隨機附帶的圖像處理功能較單一,不能進行復(fù)雜運算,而具有多功能的熱像儀價格昂貴。因此,文中提供了另一種解決方案,采用FPGA和技術(shù)完成紅外視頻圖像的采集,再利用通用微型計算機完成圖像存儲及復(fù)雜圖像處理,此方法較靈活、方便,可建立起圖像數(shù)據(jù)庫為后續(xù)的研究工作提供數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)包括圖像采集、存儲及提取模塊,其體積小、功耗低、速度快、適應(yīng)性強,能夠滿足日常紅外圖像處理應(yīng)用。

          1 系統(tǒng)構(gòu)成及原理

            硬件平臺首先要考慮數(shù)據(jù)的吞吐率,市面上大部分的紅外熱像儀均支持PAL制式的視頻圖像輸出,幀頻為25幀/s,以720列×576行×25幀/s為例,720列×520行×16 bit×25幀/s≈166 Mbit/s,約為20 MB/s。據(jù)此指標(biāo)初步設(shè)定方案,如圖1所示。


            1.1 視頻解碼芯片

            Philips公司生產(chǎn)的可編程視頻處理器,該芯片集A/D與解碼功能于一身,片內(nèi)附有鎖相、自動鉗位、自動增益控制、時鐘產(chǎn)生、多制式解碼等電路。而且SAA7114還可對亮度、對比度和飽和度進行控制,既支持PAL電視制式又支持NTSC和SECAM電視制式。該芯片主要有以下特點:

            (1)具有六路模擬輸入和內(nèi)部模擬信號源選擇,如6×CVBS或者(2×Y/C和2×CVBS)或者(1×Y/C和4×CVBS);(2)具有兩路模擬預(yù)處理通道和兩路模擬抗混疊濾波器;(3)對選擇的CVBS或Y/C通道可編程為靜態(tài)增益控制或自動增益控制;(4)可進行白峰控制;(5)內(nèi)含兩個9位的A/D轉(zhuǎn)換器,數(shù)字CVBS或Y/C信號可通過擴展接口輸入;(6)片內(nèi)行鎖定時鐘發(fā)生器符合“ITU 60l”標(biāo)準(zhǔn);(7)具有數(shù)字PLL,可用來對所有的標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)制式的視頻源(例如消費級磁帶錄像機)進行同步處理和時鐘發(fā)生;(8)所有的制式標(biāo)準(zhǔn)只需要同一頻率的晶振32.1l MHz或者24.576 MHz;(9)可進行行場同步信號的探測;(10)自動進行50/60 Hz場頻的檢測,自動進行標(biāo)準(zhǔn)PAL制式和NTSC制式之間的轉(zhuǎn)換;(11)可對各種制式的視頻信號的亮度和色度進行處理,這寫制式包括PAL BGDHIN,PAL N,PAL M,NTSC M,NTSC-Japan,NTSC4.43和SECAM;(12)自適應(yīng)的2/4路梳狀濾波器進行二維的亮度或色度的分離,——增加了亮度和色度的帶寬以支持所有的PAL和NTSC制式標(biāo)準(zhǔn),——減少了串色和亮度失真;(13)PAL行延遲校正了相位錯誤;(14)獨立的亮度對比度和飽和度調(diào)節(jié);(15)用戶可編程銳度調(diào)節(jié);(16)獨立的可對原始數(shù)據(jù)進行獲取和偏移調(diào)節(jié);(17)可進行行場縮放以適應(yīng)窗口大?。?18)支持4:2:2,4:1:1,4:2:0,4:1:0 YUV格式的輸出;(19)支持8位灰度圖像和原始CVBS數(shù)據(jù)的輸出;(20)支持軟件控制省電待機模式;(21)可通過總線接受外部控制器的控制,速率可達400 kB/s。

            本設(shè)計采用一路模擬輸入,輸入是PAL制式信號,輸出是16位寬度的數(shù)字視頻圖像,可兼容8位寬度的數(shù)字視頻圖像,圖像尺寸大小可縮放。SAA7114通電后并非立即對輸入的視頻信號進行A/D轉(zhuǎn)換,輸出數(shù)字視頻信號,而是要對其內(nèi)部的寄存器進行設(shè)置才能夠進行正常工作。本設(shè)計采用總線對片內(nèi)的寄存器進行設(shè)置。

            

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          關(guān)鍵詞: SAA7114 CY7C68013 I2C USB2.0 固件

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