基于TMS320DM642的紅外監控系統設計與實(shí)現

摘要：紅外監控系統以其不受可視環(huán)境影響、24 h不間斷工作等諸多優(yōu)勢逐漸成為安防監控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。在此設計的嵌入式處理平臺以TMS320DM642為核心，紅外視頻源采用FLIR熱成像儀，紅外圖像經(jīng)TVP5150解碼芯片處理后進(jìn)行H．264編碼壓縮，數據通過(guò)以太網(wǎng)傳輸至客戶(hù)端PC機，基于Visual C++平臺開(kāi)發(fā)的客戶(hù)端解碼器進(jìn)行解碼及圖像增強后實(shí)時(shí)還原紅外圖像，系統工作穩定、圖像還原質(zhì)量高，以太網(wǎng)的平均傳輸率為0．087 MB／s，圖像壓縮率約為7：1，達到了系統設計要求。
關(guān)鍵詞：紅外熱成像；TMS320DM642；H．264；Visual C++

紅外技術(shù)自誕生以來(lái)，紅外探測器作為一種在常溫下即可將任何物體發(fā)出的紅外輻射轉換為電信號的熱輻射轉換器，以其被動(dòng)探測隱蔽性強、體積小巧易攜帶等諸多優(yōu)勢，廣泛應用于紅外偵查與跟蹤、雷達制導、電力監測、安防監控、醫療診斷等軍事及民用領(lǐng)域。紅外監控技術(shù)集紅外熱成像技術(shù)與傳統的視頻監控技術(shù)的優(yōu)勢于一體，有效地彌補了傳統視頻監控系統的不足，是未來(lái)安防監控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。本文在客戶(hù)端／服務(wù)器的系統架構基礎上提出了以TMS320DM642為核心的紅外監控系統，前端采用FLIR公司的紅外熱成像儀，紅外圖像數據經(jīng)過(guò)H．264技術(shù)壓縮后通過(guò)以太網(wǎng)傳輸至客戶(hù)端PC機，利用由Visual C++平臺開(kāi)發(fā)的客戶(hù)端解碼器解壓縮后還原紅外圖像并顯示。整套紅外監控系統工作穩定，圖像壓縮比率高，網(wǎng)絡(luò )帶寬占用率低，圖像還原質(zhì)量較好，達到了系統設計要求。

1 系統設計的總體框架
紅外監控系統的設計，是基于DSP實(shí)現紅外視頻數據從前端光源紅外探測器到上位機PC端的實(shí)時(shí)顯示，主要由前端視頻源、DSP服務(wù)器及PC客戶(hù)端構成，如圖1所示。系統前端紅外圖像采集設備采用FHR公司的紅外熱成像儀，能夠提供320×240像素的紅外圖像，數據經(jīng)過(guò)DSP端采集模塊、存儲模塊、壓縮模塊及網(wǎng)絡(luò )模塊的處理后，H．264數據流在以太網(wǎng)的另一端PC上位機端經(jīng)過(guò)解碼后，紅外圖像數據保存或顯示于客戶(hù)端。

2 系統模塊設計與實(shí)現
2．1 視頻采集模塊
DM642無(wú)法處理紅外熱像儀輸出的PAL模擬信號，所以本系統首先采用視頻解碼芯片TVP5150解碼紅外視頻數據。TVP5150是TI公司生產(chǎn)的超低功耗(115 mw)、可編程高性能視頻解碼器。本設計中TVP5150接收熱像儀輸出的紅外圖像PAL信號，輸出8位4：2：2格式的的ITU-R BT．656視頻解碼信號，芯片與DM642的硬件連接如圖2所示。
視頻采集模塊的驅動(dòng)設計遵循TI公司針對DSP驅動(dòng)開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)定義的基于DSP／BIOS雙層外設驅動(dòng)模型，該模型從功能上分為與硬件無(wú)關(guān)的類(lèi)驅動(dòng)和硬件相關(guān)的微驅動(dòng)，類(lèi)驅動(dòng)(Class Driver)負責互連頂層應用程序和微驅動(dòng)。而微驅動(dòng)(Mini Driver)與具體應用到的外設相關(guān)，針對TVP5150芯片只需要簡(jiǎn)單修改EDC(ExtemalDevice Contml)函數即可控制視頻解碼芯片的打開(kāi)、關(guān)閉以及控制。如調用mdBindDev函數對數據通道進(jìn)行綁定；調用mdCreateChan函數完成通信對象的創(chuàng )建；調用mdDelvteChan函數刪除通信對象并釋放相關(guān)資源；調用mdControlChan函數向TVP5150發(fā)送控制命令等。