基于TMS320DM642的紅外監控系統設計與實現

摘要：紅外監控系統以其不受可視環境影響、24 h不間斷工作等諸多優勢逐漸成為安防監控領域的重要發展方向之一。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TVP5150解碼芯片處理后進行H．264編碼壓縮，數據通過以太網傳輸至客戶端PC機，基于Visual C++平臺開發的客戶端解碼器進行解碼及圖像增強后實時還原紅外圖像，系統工作穩定、圖像還原質量高，以太網的平均傳輸率為0．087 MB／s，圖像壓縮率約為7：1，達到了系統設計要求。
關鍵詞：紅外熱成像；TMS320DM642；H．264；Visual C++

紅外技術自誕生以來，紅外探測器作為一種在常溫下即可將任何物體發出的紅外輻射轉換為電信號的熱輻射轉換器，以其被動探測隱蔽性強、體積小巧易攜帶等諸多優勢，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域。紅外監控技術集紅外熱成像技術與傳統的視頻監控技術的優勢于一體，有效地彌補了傳統視頻監控系統的不足，是未來安防監控領域的重要發展方向。本文在客戶端／服務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，紅外圖像數據經過H．264技術壓縮后通過以太網傳輸至客戶端PC機，利用由Visual C++平臺開發的客戶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，網絡帶寬占用率低，圖像還原質量較好，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端的實時顯示，主要由前端視頻源、DSP服務器及PC客戶端構成，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，數據經過DSP端采集模塊、存儲模塊、壓縮模塊及網絡模塊的處理后，H．264數據流在以太網的另一端PC上位機端經過解碼后，紅外圖像數據保存或顯示于客戶端。

2 系統模塊設計與實現
2．1 視頻采集模塊
DM642無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設計遵循TI公司針對DSP驅動開發專門定義的基于DSP／BIOS雙層外設驅動模型，該模型從功能上分為與硬件無關的類驅動和硬件相關的微驅動，類驅動(Class Driver)負責互連頂層應用程序和微驅動。而微驅動(Mini Driver)與具體應用到的外設相關，針對TVP5150芯片只需要簡單修改EDC(ExtemalDevice Contml)函數即可控制視頻解碼芯片的打開、關閉以及控制。如調用mdBindDev函數對數據通道進行綁定；調用mdCreateChan函數完成通信對象的創建；調用mdDelvteChan函數刪除通信對象并釋放相關資源；調用mdControlChan函數向TVP5150發送控制命令等。