基于DSP芯片TMS320C6418的成像制導仿真系統設計

　　1 成像制導仿真系統設計

　　1.1 系統的組成

　　為了能夠實(shí)現仿真圖像的實(shí)時(shí)顯示，在設計DSP視頻生成系統時(shí)，DSP的選擇該系統設計的關(guān)鍵，為此這里選用TMS320C6418型DSP。以TMS320C6418為核心的圖像生成仿真系統的系統原理框圖，如圖1所示。

　　1.2 系統工作原理

　　系統初始化時(shí)通過(guò)DSP將素材圖像送入存儲器SDRAM等待DSP處理，再由FPGA產(chǎn)生的行同步、場(chǎng)同步信號的控制下將處理后的圖像數據通過(guò)DsP的EDMA通道送入FPGA的RAM中，在FPGA產(chǎn)生復合同步信號和復合消隱信號的控制下圖像數據經(jīng)D/A轉換后，合成為標準的模擬視頻信號。

　　1.3 基于DSP的系統硬件特性

　　DSP處理系統實(shí)現對圖像數據的處理，是整個(gè)系統的核心。它由DSP器件TMS320C6418、圖像存儲器SDRAM、程序存儲器Flash構成。

　　TMS320C6418通過(guò)外部存儲器接口(EMIF)與SDRAM、Flash和FPGA連接，構成典型的嵌入式DSP應用系統。TMS320C6418是TI公司新推出的TMS320C64xx系列的一種，主要特點(diǎn)為：片內512K字節RAM;操作速度高達600MHz;支持多種外部存儲器接口，包括SRAM，SDRAM，RAOM，FIF-0;增強的EDMA控制器，有64個(gè)EDMA通道。

　　在實(shí)時(shí)圖像數字處理器中，采用SDRAM存儲圖像數據有2個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是速度高，存取時(shí)間可達8 ns;二是單片容量大，有利于減少圖像處理系統的體積。

　　對于DSP處理系統，必須擴充片外程序存儲器，這里選用的是Flash存儲器。TMS320C6418的RAM(L2)容量達到512 KB，而DSP系統的應用程序通常不是特別大，因此，在系統上電以后將使用的程序裝載到L2中，這樣可以提高程序的訪(fǎng)問(wèn)速度。

　　1.4 基于DSP的系統成像制導仿真圖像生成軟件

　　1)DSP初始化程序 完成上電復位以后的初始化工作，主要包括對外部存儲器件SDRAM、Flash的配置和初始化及將素材圖像數據搬入SDRA-M。

　　2)DSP系統圖像數據的傳輸程序 在圖像生成中存在大量的數據傳輸，包括：目標和背景數據傳輸，以實(shí)現圖像數據的融合處理;SDRAM與DSP內部RAM的數據傳輸，以實(shí)現目標提取的處理;SDRAM與FPGA的RAM的數據傳輸，以實(shí)現視頻圖像的實(shí)時(shí)顯示。

　　3)圖像處理程序 根據圖像的特點(diǎn)選擇合適的圖像處理算法，提取目標，給控制端提供脫靶量，以實(shí)現圖像的閉環(huán)跟蹤。

　　4)制導控制程序 根據外部輸入的輸入條件，即跟蹤、掃描等命令，使其能夠模擬導引頭工作時(shí)真實(shí)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)變化。

　　2 成像制導仿真圖像生成關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 背景和目標的模型建立

　　目標是指軍事武器作戰的對象物，而背景是除目標之外的一切空間物質(zhì)。目標與背景是相對的，同一物體有時(shí)可以成為目標，有時(shí)也可以是背景。對于成像制導而言，根據目標與背景所在地理位置高度或性質(zhì)的不同，可把目標與背景分成3類(lèi)：空中目標與天空背景、海面目標與海洋背景、地面目標與地物背景。

　　背景圖像的生成可以使用形狀規則的矩形光柵圖像，例如帶有天空和地面的*.bmp位圖圖像。在某些特定的場(chǎng)景中還需要花、草、樹(shù)、汽車(chē)、房屋等不規則形狀的目標光柵圖像，例如要在已有的場(chǎng)景中生成一顆大樹(shù)，如何才能透過(guò)樹(shù)葉和枝桿的縫隙看到后面的景物。這在DSP中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的函數來(lái)進(jìn)行處理。但可采用以下方法實(shí)現：

　　1)首先用3DMAX軟件生成所需要的花、草、汽車(chē)等，生成文件為*.BMP位圖文件格式，用PHOTOSHOP軟件將感興趣的圖像將其對比度、亮度加以調整。將其位圖圖像做成矩形，便于DSP算法處理。

　　2)背景與目標的融合，確定目標的位置后，需要把背景和目標融合起來(lái)。但是由于背景與目標之間存在亮度差，如果簡(jiǎn)單地重疊，就會(huì )出現明顯的縫隙。為了達到無(wú)縫融合，把背景與目標重合區域的邊緣按一定的加權值合成為新的邊緣。

　　式中，Inew為合成的新的邊緣圖像，I1和I2為目標與背景重疊區域的邊緣圖像，w為加權系數。

　　設重疊邊緣區域的寬度為d，那么拼接的圖像，I1隨著(zhù)向I2的過(guò)渡，w由0→1，增量為1/d呈線(xiàn)性變化。該算法實(shí)現了目標與背景邊緣的均勻過(guò)渡，達到很好圖像無(wú)縫融合的效果。

　　3)對生成的圖像進(jìn)行濾波處理。

　　2.2 素材圖像數據的生成

　　各種各樣的背景圖像和目標圖像存放在存儲器中，這就要將所取得素材轉換成數字圖像然后通過(guò)燒寫(xiě)程序將這些素材通過(guò)DSP燒寫(xiě)到存儲器中。

　　1)將素材用軟件轉換成TI CCStudio調試軟件能夠識別的數據格式。具體格式如圖2所示。