基于dsp+fpga的通用irfpa成像系统7

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1、第35卷，增计V01．35Supplement红外与激光工程InfraredandLaserEngineering2006年10月0ct．2006基于DSP+FPGA的通用IRFPA成像系统王贤均(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044)摘要：为了采集不同红外焦平面阵列的图像，提出了一种基于FPGA的软件和硬件融合的设计方法。系统中DSP作为核心处理单元，FPGA作为控制单元。利用FPGA将用户的软件控制指令转换为数字电路的控制逻辑，使系统的通用性大大提高。较为详细地阐述了成像系统的结构和FPGA的控制逻辑，

2、最后给出了DSP实现数据采集的程序实现。实验表明该方法通用性好，实现简单．关键词：红外焦平面阵列；DSP；FPGA；控制逻辑中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增A．0076．04GeneralIRFPAimagingsystembasedonDSPandFPGAWANGXian-jun(KeyLabofMinistryofEducation，PhotoelectricTechniqueandSystem,ChongqingUniversity,Chongqin9400044．China

3、)Abstract：InordertoacquiredifferentIRFPAimages，anewmethodbasedonamalgamationofhardwareandsoftwareisintroduced．Inthesystem，DSPiSusedascoreprocessingunit，andFPGAisusedascontrolunit．Bytranslatinguser’Scontrolinstructiontocontrollogicofdigitalcircuit，thegeneralityofthes

4、ystemisheavilyimproved．ThestructureofimagingsystemandFPGAcontrollogicareintroducedindetailinthepaper．Atlast，theprogramofimagedataacquisitionispresented．Experimentsshowthatthedesigniswelluniversalandeasytorealize．Keywords：IRFPA；DSP；FPGA；ControllogicO引言k红外成像是利用红外探测器将被

5、测物体的红外辐射能转换成电信号，然后经放大、转换等处理，最后通过显示设备显示红外热像图【1】。在成像系统中，探测器是核心，它最具发展活力，目前大多采用红外焦平面阵列(删)。由于IRFPA技术的快速发展，红外成像已广泛地应用到军事和民用领域。针对多种类型的红外探测器，构建一种通用性较好的便携式红外成像系统已成为红外成像技术中的一个重要课题。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

6、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。收稿日期：2006-06-20．作者简介。王贤均(1973．)，男，重庆人。博士生，主要从事基于DSP的红外图像处理技术研究。增刊王贤均：基于DSP+FPGA的通用IRFPA成像系统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(FP(认)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

7、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11公司的TMS320C6201型DSP【3]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

8、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)图1系统硬件原理框图Fig．1Theoryblock