基于DM642的橋梁纜索表面缺陷圖像采集及傳輸系統設

2 系統軟件設計
2.1 系統主程序設計
本系統的軟件是在TI公司提供的集成開發環境CCS下開發的。通過XDS510 USB2.0仿真器，將在PC上CCS環境下編寫、調試完成的程序燒入DM642的FLASH中，便可以在DM642上電后自動運行執行程序，實現圖像的采集、處理與傳輸，達到缺陷檢測的目的。
本系統的主程序完成各種寄存器的初始化工作、實時采集并存儲攝像機傳送來的視頻圖像，經過DM642的壓縮編碼，通過網口發送采集的圖像數據，通知CPLD繼續下一次采集直至檢測結束。軟件設計流程如圖4所示。

具體工作過程為：上電后系統程序自動從FLASH裝載到DSP的片內RAM中，裝載完畢，DM642自動調用程序RAM中的代碼執行。首先通過I²C總線對A/D芯片SAA7113的工作參數進行設置，在圖像采集控制電路(由CPLD實現)的作用下，SAA7113按設定的工作參數獲取圖像(本系統設定的數據輸出流為BT656格式即：Y:U:V 4:2:2)，地址譯碼電路（由CPLD實現）將數字圖像數據重新抽樣后存儲在片外數據存儲器SDRAM中，經DM642實時壓縮處理后，通過網絡芯片接口，TCP/IP協議傳輸到地面的服務器（PC機）。PC機收到圖像信號后進行圖像解碼，在屏幕上顯示并將其保存以供后續的圖像處理使用。不斷重復上述操作，直至檢測完成，便可實現圖像的實時采集與傳輸。
2.2 圖像壓縮算法設計
視頻圖像只有通過壓縮后才能正確地通過網絡傳輸。本系統的圖像壓縮采用H.263數字圖像壓縮算法，由信號處理器DM642來完成。H.263壓縮以幀內變換與幀間預測相結合的混合編碼技術為核心，適合視頻流的實時網絡化傳輸，比H.264算法成熟、穩定，且實現簡單。
由于H.263壓縮標準只需要CIF格式(Y:U:V 4∶2∶0)的視頻圖像,故需將數字化的720×576 4∶2∶2的圖像抽樣為352×288 4∶2∶0的視頻圖像，再寫入SDRAM中。此工作由CPLD完成。重新抽樣完成后，再由DM642讀取SDRAM中的數據進行壓縮編碼，輸出的視頻碼流經網口傳輸到PC上。
本系統H.263壓縮編碼設計流程有：編碼參數設置，視頻數據輸入，幀內編碼，幀間編碼，熵編碼和碼流輸出。編碼流程圖如圖5所示。

3 系統測試及試驗結果
將檢測裝置裝在纜索機器人上，用交叉網線連接DM642以太網口與地面服務器(PC機)，硬件連接完畢后，準備測試。系統上電，隨著纜索機器人的爬升，3路CCD進行圖像采集，經DM642的壓縮處理后通過Internet傳輸到PC機上。PC機接收到圖像信號后，進行圖像解碼，并在屏幕上顯示，完成一次圖像的壓縮與解壓縮過程。繼續采集下一次，直至完成檢測。
網絡上的用戶也可以直接在遠端用IE瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像，實現對遠程圖像的實時監控。
經試驗證明，本文介紹的基于DM642的纜索缺陷圖像采集及傳輸系統可以很好地完成纜索表面圖像的采集和網絡化傳輸功能，并在PC機上顯示，以供圖像處理，達到了預期的目標。該系統具有一定的通用性和擴展性，可用作串口、HPI接口、無線傳輸等多種傳輸方式的擴展，同時也可用作其他目標對象的缺陷檢測。