袁祥辉 来源：《电子技术应用》

     摘要：在以pc机和dsp数字信号处理板构成的实时红外热成像系统原理的基础上，阐述了主机通过pci口与dsp实现数据交换及在windows下实现实时图像显示的技术。由于通过pci口数据交换速度快，在数据显示时采用直接写屏和翻页技术，系统可达到理想图像实时显示效果。

     关键词：红外图像

     实时性 dsp

     随着科学技术的高速发展，红外热像仪在军事、科研、工农业生产、医疗卫生等领域的应用越来越广泛。由于红外焦平面固有的非均匀性，在红外图像处理过程中，必须对每帧中的每个像元进行非均性校正处理，才能到较好的效果。因此红外图像实时处理的数据量很大，如256×256的一个红外焦平面面阵，像元数为64k，如果每个像元用12bit表示，每秒显示24帧图像，则每秒传输的数据量高达2.25mbyte；如果要进行校正运算，计算量更大。目前国内的红外热成像系统大多采用计算机进行数据采集，用软件实现非均匀性校正。由于软件处理速度慢，很难实现实时成像，只能对单帧图像进行处理。

     本文介绍采用pc机和基本dsp的数字信号处理板（数字板）构成的主从式成像系统。由于非均匀性校正的典型算法是乘累加，在一般计算机上处理速度比较慢。dsp具有高速数据处理能力，采用dsp进行图像处理的运算，通过计算机进行系统的控制和数据的显示，正好发挥软硬件的特长，从而提高了系统的运算速度。

     1 系统组成及基本原理

     一个完整的红外成像系统不但要具备图像信号的采集功能，还要能对图像进行实时显示，且要完成图像信号的分析及处理算法（如非均匀性校正等）。通常这些算法的运算量大，再加上要满足实时显示的要求，因此采用高速dsp芯片作为数据核心处理单元。另外，要求系统满足通用性的同时，针对不同的应用和不断出现的新处理方法，还要求系统例于功能的改进和扩展。为此，我们以pc机为主机，以ti公司的dsp（tms320c6201）为辅助机作为数字信号处理板的核心[1～2]，设计出红外图像处理系统。图1是基于dsp的实时红外热成像系统的原理图。

     1.1 tms320c6201的优点[3]

     tms320c6201是tms320c6x系列中的高速定点数字处理芯片，是ti公司二十世纪90年代后期的最新一代dsp产品。每秒最大处理能力为1600mips，具有特殊的velociti结构独特的指令集，从而保证了它强大的运算能力、高度的并行性和良好的灵活性。同时其外围设备包括dma控制器、主机接口（hpi）、中断选择器，能够很方便快速地与外围设备进行数据交换。

     1.2 系统组成原理

     系统由模拟信号板、数字信号处理板，pc机三部分构成。模拟信号用于进行信号提取，包括irfpa、驱动信号源、前置放大器。irfpa由信号驱动源驱动，根据外部红外光线的感应强度，输出窗形波的模拟信号，经前置放大器放大后与数字信号处理板相连。

     数字信号算是板由数据采集和数据处理两部分组成。数据采集部分以一片fpga构成控制器，用于控制整个处理板的时间同步和选择存储器及图像预处理等。数据处理部分包括一片dsp，一片双口ram和两片ram（sram和sbsram，分别用于静态数据和动态数据的存储）。在图像采集中，模拟信号进入a/d转换器之后，由fpga提供采样控制，并将转换后的数字信号存入双口ram，它为dsp提供数据。校正的参数放在主程序中，用以对图像进行校正，同时主程序还要进行其它运算，以便生成dsp处理后的图像。dram和sbsram为dsp在进行数据处理过程中提供存储空间。经过处理之后的数据可通过pci接口与主机交换数据。

     数字板通过pci卡与计算机相连，由于pci总线具有高速数据交换的优点（120mbyte/s），足以满足数据实时处理的要求。数据通过dsp的hpi口，经由pci口与pc机相连。pc机读取数字板上任意存储器上的数据，再由计算机实现实时显示。dsp的运行程序由pc机通过pci口加载到dsp上运行。

     2 数据的交换及windows下数