基于TMS320DM642的紅外監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：紅外監(jiān)控系統(tǒng)以其不受可視環(huán)境影響、24 h不間斷工作等諸多優(yōu)勢(shì)逐漸成為安防監(jiān)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。在此設(shè)計(jì)的嵌入式處理平臺(tái)以TMS320DM642為核心，紅外視頻源采用FLIR熱成像儀，紅外圖像經(jīng)TVP5150解碼芯片處理后進(jìn)行H．264編碼壓縮，數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸至客戶端PC機(jī)，基于Visual C++平臺(tái)開(kāi)發(fā)的客戶端解碼器進(jìn)行解碼及圖像增強(qiáng)后實(shí)時(shí)還原紅外圖像，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、圖像還原質(zhì)量高，以太網(wǎng)的平均傳輸率為0．087 MB／s，圖像壓縮率約為7：1，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：紅外熱成像；TMS320DM642；H．264；Visual C++

紅外技術(shù)自誕生以來(lái)，紅外探測(cè)器作為一種在常溫下即可將任何物體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的熱輻射轉(zhuǎn)換器，以其被動(dòng)探測(cè)隱蔽性強(qiáng)、體積小巧易攜帶等諸多優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于紅外偵查與跟蹤、雷達(dá)制導(dǎo)、電力監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、醫(yī)療診斷等軍事及民用領(lǐng)域。紅外監(jiān)控技術(shù)集紅外熱成像技術(shù)與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)于一體，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，是未來(lái)安防監(jiān)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。本文在客戶端／服務(wù)器的系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上提出了以TMS320DM642為核心的紅外監(jiān)控系統(tǒng)，前端采用FLIR公司的紅外熱成像儀，紅外圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)H．264技術(shù)壓縮后通過(guò)以太網(wǎng)傳輸至客戶端PC機(jī)，利用由Visual C++平臺(tái)開(kāi)發(fā)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(jiān)控系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像壓縮比率高，網(wǎng)絡(luò)帶寬占用率低，圖像還原質(zhì)量較好，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框架
紅外監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是基于DSP實(shí)現(xiàn)紅外視頻數(shù)據(jù)從前端光源紅外探測(cè)器到上位機(jī)PC端的實(shí)時(shí)顯示，主要由前端視頻源、DSP服務(wù)器及PC客戶端構(gòu)成，如圖1所示。系統(tǒng)前端紅外圖像采集設(shè)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(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)DSP端采集模塊、存儲(chǔ)模塊、壓縮模塊及網(wǎng)絡(luò)模塊的處理后，H．264數(shù)據(jù)流在以太網(wǎng)的另一端PC上位機(jī)端經(jīng)過(guò)解碼后，紅外圖像數(shù)據(jù)保存或顯示于客戶端。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2．1 視頻采集模塊
DM642無(wú)法處理紅外熱像儀輸出的PAL模擬信號(hào)，所以本系統(tǒng)首先采用視頻解碼芯片TVP5150解碼紅外視頻數(shù)據(jù)。TVP5150是TI公司生產(chǎn)的超低功耗(115 mw)、可編程高性能視頻解碼器。本設(shè)計(jì)中TVP5150接收熱像儀輸出的紅外圖像PAL信號(hào)，輸出8位4：2：2格式的的ITU-R BT．656視頻解碼信號(hào)，芯片與DM642的硬件連接如圖2所示。
視頻采集模塊的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)遵循TI公司針對(duì)DSP驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)專門(mén)定義的基于DSP／BIOS雙層外設(shè)驅(qū)動(dòng)模型，該模型從功能上分為與硬件無(wú)關(guān)的類驅(qū)動(dòng)和硬件相關(guān)的微驅(qū)動(dòng)，類驅(qū)動(dòng)(Class Driver)負(fù)責(zé)互連頂層應(yīng)用程序和微驅(qū)動(dòng)。而微驅(qū)動(dòng)(Mini Driver)與具體應(yīng)用到的外設(shè)相關(guān)，針對(duì)TVP5150芯片只需要簡(jiǎn)單修改EDC(ExtemalDevice Contml)函數(shù)即可控制視頻解碼芯片的打開(kāi)、關(guān)閉以及控制。如調(diào)用mdBindDev函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)通道進(jìn)行綁定；調(diào)用mdCreateChan函數(shù)完成通信對(duì)象的創(chuàng)建；調(diào)用mdDelvteChan函數(shù)刪除通信對(duì)象并釋放相關(guān)資源；調(diào)用mdControlChan函數(shù)向TVP5150發(fā)送控制命令等。