以DSP和FPGA为基础的的通用红外焦平面成像系统设计详解

以DSP和FPGA为基础的的通用红外焦平面成像系统设计详解由于探测器本身固有的特性和恶劣外界环境成像条件，红外热图像普遍存在目标与背景对比度较差、图像边缘模糊、噪声较大等缺点。对成像质量差的红外图像进行增强并进一步进行目标识别是红外热像应用领域的客观需要。因此成像系统中必须要完成图像的非均匀校正、降噪增强等处理算法，这就要求系统具有高速和大数据量的处理能力。针对现在常用的多种类型红外焦平面阵列，综合系统成本和性能两方面的考虑，设计出了一种基于数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列器件（FPGA）的通用红外焦平面成像系统。系统通过FPGA把用户程序转换为数字电路的逻辑控制，实现了软件和硬件很好地融合圆。通过向DSP的I／O空间写不同控制字，可实现对不同的IRFPA进行数据采集，从而使系统具有较好的通用性和灵活性。

1系统的硬件结构及实现原理一个完整的图像采集系统不但要具备图像信号的采集功能，还要求能对图像进行存储、显示和处理。同时，系统还必须满足通用性和可扩展性的要求。因此系统采用闻亭公司的DSP2621PA数字信号处理板和PC机构成了通用红外图像采集系统。DSP2621PA高速信号处理板以TI公司的TMS320C6201型DSP及在线可编程的FPGA 为核心，还配置了高速大容量的同步存储器、双路A仍等器件，可以方便用户进行二次开发。系统的硬件功能框图如图1所示，DSP芯片作为数据核心处理单元，FPGA作为系统数据采集的控制部分。

系统的实现原理：由IRFPA输出的成像模拟信号首先经外围预处理电路进行滤波并调整成模数转换器（ADC）所需要的电平，然后在FPGA的控制下经高速A／D转换为数字图像信号，并将采集到的图像数据存放到双口RAM中。当AD转换数据写满双口RAM时，FPGA向DSP发出一个中断信号，DSP响应中断后，通过DMA方式传送到DSP片内存储器或外存储器（SBSRAM、SDRAM）中。如此循环，直至采满一帧图像。采完一帧图像后，DSP执行图像非均匀校正算法及图像处理算法，并将处理后数据送入显示设备进行图像显示。