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基于DM3730的长波红外相机系统

发布时间:2018-04-24 07:41

  本文选题:长波红外视频 + DM3730 ; 参考:《天津大学》2014年硕士论文


【摘要】:红外热成像技术具有被动成像、夜间成像、隐蔽性好等优点,在军事和民用领域得到广泛的应用。其中嵌入式红外相机因其体积小、重量轻、便于户外应用等优势,市场需求越来越大。传统的红外相机以通用DSP或者FPGA为主控进行设计。两种方案共有的问题就是集成度低,软件系统简单,一般为裸机或者基本输入输出系统(BIOS),不能提供后期软件开发的平台,用户友好性较差。本课题针对目前传统红外相机具有的问题,创新性的选择了德州仪器生产的低功耗移动处理芯片DM3730作为主控。DM3730集成了图像信号处理器(ISP)作为视频采集子系统,集成了一个ARM Cortex-A8核心和一个C64X+DSP核心,还集成了显示子系统(DSS)进行LCD或TV显示。极高的集成度使该平台芯片使用量减少,减小了电路板尺寸,提高了可靠性。与此同时,DM3730作为一款移动处理器,具有功耗控制模块,降低了功耗。围绕该平台,本文开展了以下几个方面的工作:首先是提取国外红外相机的原始数据,并将数据通过CPLD转换为12位宽同步模式的视频信号,以适配DM3730 ISP接口的12位宽采集模式;其次,完成了嵌入式系统在相机上的移植,并且深入研究了基于V4L2的驱动模型,设计了红外相机驱动和ISP驱动,实现将12位宽的灰度格式视频采集到内存中;然后,研究ARM内核和DSP的内核交互的Codec engine机制,寻找便于实现的红外图像处理方法,并调用DSP内核对采集的图像进行处理;最后,研究DM3730的DSS显示功能,实现将视频以0.5x~8x的缩放显示。本设计在硬件上,芯片使用量少、集成度高,同时双核结构使其性能强大;在软件上,驱动的使用使相机在灵活性方面更胜一筹,Linux操作系统使其在后期软件开发更具优势;在图像处理上,调用DSP进行处理,Codec engine框架使相机可以集成多种算法。实验结果显示,本相机可正确进行12位宽灰度格式的视频采集、调用DSP算法进行处理、用DSS进行缩放显示。同时,非均匀性校正算法进行校正后,图像质量有了极大提高,证明了算法的有效性。
[Abstract]:Infrared thermal imaging technology has been widely used in military and civil fields because of its advantages of passive imaging, night imaging and good concealment. The market demand of embedded infrared camera is more and more because of its small size, light weight, convenient outdoor application and so on. The traditional infrared camera is designed with general DSP or FPGA as the main control. The common problem of the two schemes is that the integration level is low, the software system is simple, it is generally bare machine or basic input and output system, it can not provide the platform of software development in the later stage, and the user friendliness is poor. Aiming at the problems of traditional infrared camera, this paper innovatively selects the low power mobile processing chip (DM3730) produced by Texas Instruments as the main control. DM3730 integrates the image signal processor (ISP) as the video acquisition subsystem. A ARM Cortex-A8 core and a C64X DSP core are integrated, and the display subsystem is integrated for LCD or TV display. The high level of integration reduces the usage of the chip, reduces the size of the circuit board and improves the reliability. At the same time, as a mobile processor, DM3730 has a power control module, which reduces power consumption. Around the platform, this paper has carried out the following work: firstly, the original data of foreign infrared camera is extracted, and the data is converted into 12-bit wide synchronous video signal through CPLD to adapt the 12-bit wide acquisition mode of DM3730 ISP interface; Secondly, the transplant of embedded system on camera is completed, and the driving model based on V4L2 is deeply studied. The infrared camera driver and ISP driver are designed to capture 12 bit wide gray-scale video into memory. This paper studies the Codec engine mechanism of the interaction between the ARM kernel and the DSP kernel, looks for the convenient infrared image processing method, and calls the DSP kernel to process the collected image. Finally, the DSS display function of DM3730 is studied to realize the video display by 0.5x~8x scaling. In the hardware, the chip is used less, the integration is high, and the dual-core structure makes its performance strong, in software, the use of driving makes the camera more flexible than the Linux operating system, so that it has more advantages in the later software development. In image processing, DSP is called to process the frame of Codec engine so that the camera can integrate a variety of algorithms. The experimental results show that the camera can correctly capture video with 12 bits wide grayscale format, call the DSP algorithm to process, and use DSS to scale and display. At the same time, the image quality has been greatly improved after the correction of the nonuniformity correction algorithm, which proves the effectiveness of the algorithm.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O434.3;TB852.1

【参考文献】

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本文编号:1795748

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