基于Windows CE的嵌入式紅外熱成像系統設計

摘要：給出了基于S3C2410處理器的嵌入式紅外熱成像系統的設計方案。闡述了系統的硬件架構和基于Windows CE系統下的紅外圖像的采集、處理、顯示軟件的系統設計，介紹了Windows CE系統下開發紅外熱成像軟件系統的方法，并對編寫基于Windows CE的圖像傳輸、圖像處理和圖像顯示等程序進行了介紹。
關鍵詞：Windows CE；嵌入式；紅外熱成像

0 引言
紅外檢測技術是現代科學領域中的前沿學科。在自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，本文提出一種新的基于Windows CE的便攜式紅外成像設備設計方案，詳細闡述了系統的組成結構和工作原理，著重闡述了系統的硬件架構設計，主要模塊的功能和芯片選型，以及軟件部分的設計。

1 系統結構設計
作為一款可應用于遠程檢測和移動監控等多個領域的紅外熱成像系統，除了要具備通用圖像動態實時顯示功能外，還應具備針對目標體溫度的測試和分析功能。本系統通過紅外焦平面陣列探測器將模擬信號送入信號預處理模塊并完成模數轉化，轉化后的數字信號送入紅外圖像采集模塊，采集的數字信號在紅外圖像校正模塊進行非均勻校正、測溫和濾波處理，校正后的圖像數據再送入圖像顯示終端，圖像顯示終端將圖像信息進行灰度拉伸、偽彩變換后在終端進行實時顯示，并完成圖像分析、圖像存儲、溫度標定等多種功能。系統總體方案如圖1所示：

2 系統硬件設計
2．1 硬件結構
本文設計的紅外成像系統的結構可分為紅外鏡頭、模擬信號預處理部分、紅外圖像數據采集、數字信號處理部分、控制顯示、分析處理部分這六大部分，系統硬件結構如圖2所示。紅外焦平面陣列探測器完成光電轉化功能；信號預處理電路包括視頻信號分離電路和視頻信號調整電路；預處理后的模擬信號經高速A／D轉化后右雙口RAM送入DSP；由于DSP具有高速的處理能力，要求DSP能有效地與低速外設連接，否則整個系統的數據處理能力就會受到影響，因此需要把圖像數據進行高速緩存，雙口RAM具有兩套獨立的數據、地址和控制總線，因而可從兩個端口同時讀寫而互不干擾，并且具有隨機存取的優點，讀寫具有很大的靈活性；DSP完成紅外圖像數據的非均勻校正、中值濾波等大運算量處
理，減輕ARM的運算負擔，因此成像系統具有很強的可靠性和實時性；Windows CE系統下的應用程序完成灰度拉伸、偽彩變換、數據分析處理、紅外圖像顯示及系統控制。

2．2 主要芯片介紹
ARM處理器是整個硬件系統的核心單元，完成對各個硬件單元模塊的初始化、控制及管理功能。由于監控系統的實時性較高，且需要完成部分算法運算，因此對ARM處理器的處理能力要求較高。本系統處理器采用的是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，該處理器擁有獨立的16kB指令Cache和16KB數據Cache，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer，I／O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS接口，2個USB主機，1個USB設備，SD主機和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高可運行在203MHz。