基于USB2.0的非制冷红外热像仪图像处理系统设计

2010-08-11 20:19:59来源: 西安电子科技大学
      摘要:采用基于USB2.0总线技术和视频解码芯片SAA7114完成对红外图像的采集,利用FPGA实现视频数据流的收发时序,通过USB接口芯片Ez-USB FX2 CY7C68013与主机进行通信。系统具有灵活性、即插即用、自动配置资源、应用广泛。

  目前,红外热像仪在军事和民用领域应用广泛,但市面多数红外热像仪随机附带的图像处理功能较单一,不能进行复杂运算,而具有多功能的热像仪价格昂贵。因此,文中提供了另一种解决方案,采用FPGA和USB2.0技术完成红外视频图像的采集,再利用通用微型计算机完成图像存储及复杂图像处理,此方法较灵活、方便,可建立起图像数据库为后续的研究工作提供数据支持。该系统包括图像采集、存储及提取模块,其体积小、功耗低、速度快、适应性强,能够满足日常红外图像处理应用。

1 系统构成及原理

  硬件平台首先要考虑数据的吞吐率,市面上大部分的红外热像仪均支持PAL制式的视频图像输出,帧频为25帧/s,以720列×576行×25帧/s为例,720列×520行×16 bit×25帧/s≈166 Mbit/s,约为20 MB/s。据此指标初步设定方案,如图1所示。


  1.1 视频解码芯片SAA7114

  SAA7114是Philips公司生产的可编程视频处理器,该芯片集A/D与解码功能于一身,片内附有锁相、自动钳位、自动增益控制、时钟产生、多制式解码等电路。而且SAA7114还可对亮度、对比度和饱和度进行控制,既支持PAL电视制式又支持NTSC和SECAM电视制式。该芯片主要有以下特点:

  (1)具有六路模拟输入和内部模拟信号源选择,如6×CVBS或者(2×Y/C和2×CVBS)或者(1×Y/C和4×CVBS);(2)具有两路模拟预处理通道和两路模拟抗混叠滤波器;(3)对选择的CVBS或Y/C通道可编程为静态增益控制或自动增益控制;(4)可进行白峰控制;(5)内含两个9位的A/D转换器,数字CVBS或Y/C信号可通过扩展接口输入;(6)片内行锁定时钟发生器符合“ITU 60l”标准;(7)具有数字PLL,可用来对所有的标准和非标准制式的视频源(例如消费级磁带录像机)进行同步处理和时钟发生;(8)所有的制式标准只需要同一频率的晶振32.1l MHz或者24.576 MHz;(9)可进行行场同步信号的探测;(10)自动进行50/60 Hz场频的检测,自动进行标准PAL制式和NTSC制式之间的转换;(11)可对各种制式的视频信号的亮度和色度进行处理,这写制式包括PAL BGDHIN,PAL N,PAL M,NTSC M,NTSC-Japan,NTSC4.43和SECAM;(12)自适应的2/4路梳状滤波器进行二维的亮度或色度的分离,——增加了亮度和色度的带宽以支持所有的PAL和NTSC制式标准,——减少了串色和亮度失真;(13)PAL行延迟校正了相位错误;(14)独立的亮度对比度和饱和度调节;(15)用户可编程锐度调节;(16)独立的可对原始数据进行获取和偏移调节;(17)可进行行场缩放以适应窗口大小;(18)支持4:2:2,4:1:1,4:2:0,4:1:0 YUV格式的输出;(19)支持8位灰度图像和原始CVBS数据的输出;(20)支持软件控制省电待机模式;(21)可通过I2C总线接受外部控制器的控制,速率可达400 kB/s。

  本设计采用一路模拟输入,输入是PAL制式信号,输出是16位宽度的数字视频图像,可兼容8位宽度的数字视频图像,图像尺寸大小可缩放。SAA7114通电后并非立即对输入的视频信号进行A/D转换,输出数字视频信号,而是要对其内部的寄存器进行设置才能够进行正常工作。本设计采用I2C总线对片内的寄存器进行设置。

  

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关键字:SAA7114  CY7C68013  I2C  USB2.0  固件

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0811/article_2875.html
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