基于dsp與光纖傳輸?shù)膱D像處理平臺(tái)設(shè)計(jì)

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1、為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?；贒SP與光纖傳輸?shù)膱D像處理平臺(tái)設(shè)計(jì)　　摘要：數(shù)據(jù)傳輸?shù)目炻吞幚頃r(shí)間的長(zhǎng)短是實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題，本文針對(duì)這些問(wèn)題開展高速圖像處理平臺(tái)的研究，設(shè)計(jì)一套基于DSP處理器以及光纖傳輸?shù)膱D像處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在DSP與FPGA以及外接相機(jī)之間準(zhǔn)確、高效、可靠的傳輸，滿足復(fù)雜圖像處理算法對(duì)硬件處理平臺(tái)的運(yùn)行需求?！　￡P(guān)

2、鍵詞：TMS320C6678；圖像處理；光纖傳輸　　中圖分類號(hào)：TN253文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007--0198-02　　1引言　　隨著高幀頻、高分辨率成像傳感器在光電跟蹤系統(tǒng)上的廣泛應(yīng)用，對(duì)圖像處理系統(tǒng)性能要求越來(lái)越高[1]。特別是在復(fù)雜背景下的圖像處理算法，所消耗的時(shí)間和軟硬件資源比較多，使得采用原來(lái)的單核DSP處理器的圖像處理系統(tǒng)的性能明顯不足。為了保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，能夠快速的獲取圖像脫靶量信息，應(yīng)盡量減小傳輸延時(shí)，提高處理效率[2]。本文針對(duì)目前存在的傳輸延時(shí)長(zhǎng)處理效率低問(wèn)題，

3、開展高速圖像處理平臺(tái)的研究。設(shè)計(jì)一套基于DSP處理器以及光纖傳輸?shù)膱D像處理系統(tǒng)，滿足多種復(fù)雜圖像處理算法對(duì)硬件處理平臺(tái)的運(yùn)行需求。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)。　　T

4、MS320C6678是TI公司新一代的8個(gè)核DSP[3]。具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)，一是處理能力強(qiáng)，每個(gè)核的頻率最高可達(dá)到為GHz，定點(diǎn)數(shù)據(jù)理速度可達(dá)320GMAC，浮點(diǎn)運(yùn)算能力高達(dá)160GFLOP；二是芯片外設(shè)功能豐富，內(nèi)部集成了HyperLink、PCIE、SRIO、千兆以太網(wǎng)等高速外設(shè)，方便與各種高速器件連接。由于這些特點(diǎn)，其廣泛地應(yīng)用在信號(hào)處理領(lǐng)域，是目前信號(hào)處理平臺(tái)的主流選擇?！　〔捎霉饫w傳輸圖像數(shù)據(jù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)。首先，光纖傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，且傳輸?shù)乃俣瓤?，光纖的頻帶可達(dá)到5GHz以上

5、；其次，光纖傳輸?shù)目垢蓴_性能強(qiáng)，圖像信號(hào)在傳輸過(guò)程中，不易受到外界因素的干擾；再次，光纖還具有體積小、重量輕等特點(diǎn)，傳輸線纜相對(duì)較小和輕，適合空間體積受限制場(chǎng)合。　　2系統(tǒng)框架　　圖像處理系統(tǒng)的框架如下圖1所示，本系統(tǒng)中，可見(jiàn)光探測(cè)器或紅外探測(cè)器采用標(biāo)準(zhǔn)的CameraLink接口，?D像數(shù)據(jù)通過(guò)LVDS線纜傳送給光電轉(zhuǎn)換模塊。光電轉(zhuǎn)換模塊的作用是將圖像數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)FPGA解碼然后編碼發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換器件，光電轉(zhuǎn)換器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)送給圖像處理板，圖像處理板上的轉(zhuǎn)換器件再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)

6、，由FPGA傳輸給DSP，DSP將處理完成后的圖像數(shù)據(jù)以及目標(biāo)信息傳輸給顯示控制終端。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　?光電轉(zhuǎn)換板設(shè)計(jì)　　CameraLink是一種

7、用于高速相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，采用LVDS傳輸，具有Base、Medium與Full三種配置，根據(jù)不同傳輸速率要求，相機(jī)可采用不同的配置以及連接方式，本設(shè)計(jì)采用Base配置，4對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)線，1對(duì)時(shí)鐘信號(hào)線，時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置為40MHz。該轉(zhuǎn)換板上具有兩路接口，可同時(shí)接受兩路圖像數(shù)據(jù)，相機(jī)端首先將28位的并行數(shù)據(jù)信號(hào)按7：1的比例將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行傳輸，同樣時(shí)鐘信號(hào)也通過(guò)1對(duì)差分線傳輸，接收端使用差分轉(zhuǎn)換芯片DS90CR286A將5對(duì)差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成28位的并行數(shù)據(jù)信號(hào)和1個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，28位

8、的數(shù)據(jù)信號(hào)是由和24位圖像數(shù)據(jù)信號(hào)和4位4位視頻控制信號(hào)組成。FPGA負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)打包成光電轉(zhuǎn)換模塊需要數(shù)據(jù)格式，通過(guò)光纖接口發(fā)送出去，光電轉(zhuǎn)換板示意圖如下圖2所示。　　4圖像處理板設(shè)計(jì)　　圖像處理板采用DSP+FPGA的架構(gòu)，DSP選用8核的TMS320C6678，C6678芯片8核協(xié)同工作，提高效率。FPGA選用XILINX公司的K7系列的XC7K325T，具有高速串行收發(fā)接口，支持多種高速串行總線，圖像處理板框圖如下圖3?！　≡诒驹O(shè)計(jì)中為FPGA配備兩片1GBDDR3SDRAM為了充分發(fā)揮