基于DSP的嵌入式數字攝像夜間能見(jiàn)度測量系統

摘要：數字攝像夜間能見(jiàn)度儀的關(guān)鍵技術(shù)之一在于高速、實(shí)時(shí)地處理CCD采集的目標光源和黑體的圖像信息。設計了一種基于TMS320DM642的小型化、便攜嵌入式能見(jiàn)度測量系統，從硬件和軟件上給于實(shí)現，并將其應用到數字攝像夜間能見(jiàn)度測量中。利用CCD采集25幀／s的PAL制視頻流，數字化后送入DSP處理器，通過(guò)DSP實(shí)現目標光源與黑體的圖像分割與定位算法，完成數字攝像夜間能見(jiàn)度的測量。實(shí)驗結果表明設計的嵌入式系統能較好完成夜間能見(jiàn)度的測量。
關(guān)鍵詞：DSP；圖像處理；夜間能見(jiàn)度；嵌入式系統

0 引言
能見(jiàn)度是氣象觀(guān)測中的重要參數，其對于航空航天、鐵路、公路等具有重要的應用價(jià)值。數字攝像法是根據能見(jiàn)度定義以及人眼視覺(jué)閾值效應自動(dòng)獲得能見(jiàn)度值的，是一種較為新型的探測能見(jiàn)度的方法。其基本思路是通過(guò)直接處理攝像機(CCD)攝取的選定目標物的圖像，分析亮度信息來(lái)獲得能見(jiàn)度數值。文章研究了雙光源攝像法夜間能見(jiàn)度測量方法，設計了基于DSP的小型化嵌入式系統，從硬件和軟件設計兩方面
對系統進(jìn)行了研究，實(shí)現了夜間能見(jiàn)度的計算。實(shí)驗結果表明該系統可以用于夜間能見(jiàn)度的觀(guān)測。

1 數字攝像法探測夜間能見(jiàn)度原理
采用雙光源法開(kāi)展夜間能見(jiàn)度探測的原理如圖1所示。

分別為光源1，2，黑體1，2的視亮度；D1和D2分別為光源1，2距攝像機的距離。
再根據人眼視覺(jué)閾值效應得到能見(jiàn)度值為D=ln(1／0．02)／σ。

2 嵌入式系統硬件設計
2．1 系統總體方案設計
系統其主要由目標光源與黑體、攝像機和信號處理平臺組成。信號處理平臺完成信號的圖像采集、分割與能見(jiàn)度計算功能。本文設計了一套以TMS320DM642為核心，結合CY37064P100，TVP5150PBS，SAA7121，DMT32240T035_01WN的圖像實(shí)時(shí)采集與處理平臺。該平臺完成圖像的采集與分割定位的處理，目標光源與目標黑體的視亮度以及能見(jiàn)度值的計算。圖2為系統模塊結構圖。

采用PAL制式的攝像頭提供25幀／s的視頻流。CCD采集圖像并通過(guò)視頻解碼芯片將輸入視頻流轉化為8位ITU-R BT．656格式視頻數據，經(jīng)過(guò)DSP圖像處理得到能見(jiàn)度的數值。再通過(guò)DM642擴展的串口通信電路與帶串口的液晶屏通信，把能見(jiàn)度數值顯示在液晶屏上。同時(shí)視頻編碼芯片將DSP處理后的BT．656格式的視頻數據轉化為PAL制式的視頻信號，通過(guò)監視器顯示處理后的目標光源和目標黑體的圖像。