热成像图像与瞄准镜分划图像实时处理系统研究

　　O引言

　　在现代高技术战争中，红外夜视仪由于其作用距离远、目标特征明显、不易受干扰、可全天候使用的特点，在战争中显示出其越来越重要的作用，尤其是 在地面作战中，作战部队利用红外夜视仪，能使进攻和防御都变得更为主动，从而可以有效地保护自己和出其不意地打击敌人。但对于红外焦平面热像系统来说，白 光分划光学投影困难，热像电子分划又难以实现目前坦克微光瞄准镜的功能。本文利用ADSP21535将由摄像机摄取的昼视瞄准镜分划图像和红外热图像送入 DSP中进行实时叠加处理，以使最终进入观察视场的红外热图像中具有可见光分划板图。

　　1.实验系统的设计

　　由于研究的最终目的是将昼视瞄准镜分划板图像叠加到红外图像中去，而且要达到实时的效果，也就是说，对于图像叠加处理的速度按标准视频至少要达 到断帧/秒，对于两帧像素为36。火288的图像来说，处理的数据量要达360x288义25x8又2七41.SMbits/s(每个像素为 sbits)，这样大的数据量一般的数据处理器根本无法接受，而只能选用DSP，这主要是由于r)SP芯片川具有:(1)硬件乘法加法器MAC和多个并行 操作功能单元;(2)采用独立的程序总线和数据总线结构，而且很多DSP甚至有两套或两套以上的内部数据总线;(3)专用寻址单元 DAG(DataAddressGcncrators);(4)可被CPU以最快速度访问的片内存储器，并且具有多通道 DMA(DirectMemoryAccess)(片内之间以及片内和片外之间);(5)指令执行的流水处理。

　　DSP运算速度快、精度高，但难以开发。因此，一个完整的DSP开发过程包括模拟、评估和仿真三个阶段。设计的实验系统是以ADSP21535 为核心，该DSP由AD公司和Intel公司联合开发，主频为300MHz，芯片内部有2个16位MAC，2个40位AIJU，2个40位累加器，4个8 位视频AIJU，以及1个40位移位器。存储器在MMR(MemoryMapRegisters)管理下，统一寻址范围可达4GBytes;其内部存储器 分为11，LZ两级，I才1又分为1个16kByteS指令存储器和2个16kByteS的数据存储器，它们可配置为C八CHE/SRAM，12为 256kBytes的SRAM，IJI可被内核以最快速度访问，LZ速度稍低，它们都可以提供到内核的全带宽访问;同时，该芯片还具有多通道DMA控制 器，并支持同步SDRAM和异步SRAM，Fl.ASH，R()M等。外设有支持32位，33MHz，3.3V，版本2.2兼容的主/从PCI总线接口， 集成的USBI.1兼容的设备接口，2个UART，2个全双工同步串行接口(SPORT)，16个双向可编程标志1/0引脚和4个定时/计数器等^[2一4];图1是本实验系统底板原理框图，底板上具有丰富的外设资源可供进一步开发。

　　在研究中，作者要对两幅360又288，ITU656格式图像进行叠加实时处理，由于对DSP直接经I一输出，因此主要需对处理前的图像数据进 行存储，需约41，5x2=82.3Mbts处理后的数据3Mbits/s的空间(按16位方式存储)，而可供外部使用的LZ存储器最多只能提供 256x8=2048kbits的空间，且已被进出CPU的数据占用，这样就必须要对存储器进行扩展，而系统设计了2片 SDRAM(MT48LC4M16AZTG一75，133MHz，4M义32bits=125Mbits)，其空间可满足我们的需要;另外，该平台还提供 了PI，PZ，P3三个扩展口，分别与ADSP21535的SPx、SPORT、UART、USB等端口和片外SDRAM、FLASH等相连(见图1)， 这样我们在此平台上就可直接进行电路的其他部分设计，如本研究中的前端图像信号A/D和后端D/A等，而只需为底板三个扩展口设计各自的一个功能模块即可 圈。