基于達芬奇平臺的微光視頻處理系統的設計

摘要：深入研究和分析微光視頻增強技術，為了解決微光視頻的實時處理能力，結合迭芬奇平臺的技術特性設計基于TMS320DM6446平臺的微光視頻實時處理系統的圖像增強系統，實現微光視頻系統的實時采集、實時處理和實時顯示模塊，最后通過測試處理結果和實時性兩方面進行測試表明系統設計滿足要求。
關鍵詞：達芬奇平臺；微光視頻；數據采集；嵌入式

O 引言
微光視頻系統在夜視技術上用途越來越廣泛，然而由于目標照度很低、目標和背景反射系數很接近、觀察環境不好等惡劣的條件下，得到的微光視頻圖像總是得不到滿意的效果。我國現有的硬件生產能力的條件下，微光像增強器還達不到應用化的效果，但是實時圖像處理技術能迅速提高微光系統的圖像質量，增加微光視頻系統的視距，因此把實時圖像處理技術與像增強技術相結合成為縮短國內外微光視頻系統差距的一個重要發展方向，本文在達芬奇平臺TMS320DM6446上實現了微光視頻的實時處理系統，對我國的微光視頻系統設計有重要的參考價值。

1 微光視頻增強技術
微光視頻最顯著的表現特征是在圖像畫面上疊加有明顯的隨機閃爍噪聲，通過對微光視頻的特征和噪聲進行分析，可以從增大微光視頻的對比度和減少微光視頻的噪聲兩方面來設計微光視頻增強系統。由于系統的特點，需要采用簡單有效的處理算法。直方圖均衡化是增大圖像對比度的經典算法，而且算法簡單、處理效果較好；高斯平滑算法能有效地去除圖像的高頻分量而保留低頻分量，這兩種算法與嵌入式處理平臺結合使用，可以獲得很好的效果。本文在設計中使用軟件的設計方法來達到圖象增強技術。

2 基于達芬奇平臺的微光視頻系統
微光視頻系統的特點是在實時采集和實時顯示的基礎上，實現微光視頻的增強處理和去噪處理，達到實時處理的要求，因此需要較強的實時處理的和數據處理能力，這里選擇TI公司具有DSP+ARM雙核處理功能的的達芬奇平臺(TMS320DM6446)可以滿足上述的要求。
微光視頻實時處理系統中，微光視頻的采集、處理和顯示過程是通過TMS320DM6446平臺上的CCD／CMOS攝像頭或者是圖像解碼器，對微光視頻實時采集并進行數字化轉換后，存儲在讀緩沖區中，用戶可以利用TMS320DM6446的數字媒體處理器完成微光視頻的實時處理任務，并將處理后的微光視頻通過嵌入式處理平臺上的顯示設備進行實時顯示。微光視頻實時處理系統的原理如圖1所示。


在本微光視頻實時處理系統中，微光視頻實時采集部分由視頻采集設備和視頻解碼芯片完成；微光視頻實時處理部分由TI公司的TMS320 DM6446雙核處理器完成；微光視頻實時輸出系統由LCD顯示器和視頻編碼器完成。
2．1 微光視頻圖像的采集
論文中模擬視頻數字化標準ITU-RBT．656，它是在ITURBT．601(CCIR-601)的基礎發展的一種新的視頻數字化標準。由于 CCIR656視頻數據流采用8根信號線(傳統方式需要19根信號線)就可以傳輸所有的圖像信息和行同步、場同步、偶同步信息，因此采用CCIR656方式進行接口設計時，便于實時數字圖像處理硬件平臺以功能單元為單位進行模塊化設計。


通過CCD／CMOS視頻采集設備采集模擬的微光視頻，視頻為PAL或者NTSC制式，模擬視頻通過解碼芯片TVP5146與CCD控制器的BT．656接口進行A／D轉換，轉化為YCrCb格式的視頻，同時將采集的微光視頻通過外部存儲器接口(Extmal Memory Interface，EMIF)緩存在DDRAM或SDR-AM中的讀緩沖區中，以便微光視頻處理模塊對采集的數據進行處理。