唐鸞 程建新 吳海京
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++
中圖分類號(hào):TN98?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004?373X(2013)02?0057?03
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[1],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[2]。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FLIR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[3]。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。
5 結(jié) 語(yǔ)
作為紅外技術(shù)領(lǐng)域的重要應(yīng)用,紅外監(jiān)控系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了以TMS320DM642為核心的嵌入式紅外視頻采集壓縮傳輸平臺(tái),并且開(kāi)發(fā)了配套解碼與顯示客戶端軟件,使得無(wú)論在視頻處理芯片TMS320DM642還是在H.264視頻編解碼算法都體現(xiàn)了遠(yuǎn)程紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)亮點(diǎn),系統(tǒng)工作穩(wěn)定、圖像還原質(zhì)量較高、占用帶寬低,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)到了設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)
[1] 袁華,王召巴.紅外探測(cè)技術(shù)的原理及發(fā)展前景[J].科技信息,2008,29(5):15?17.
[2] 何偉,焦斌斌,薛惠瓊,等.非制冷紅外焦平面陣列進(jìn)展[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,2008,160(5):18?23.
[3] Texas Instruments. TVP5150PBS datasheet [M]. USA: Texas Instruments, 2006.
[4] Texas Instruments. DSP/BIOS user's guide [M]. USA: Texas Instruments, 2003.
[5] 徐志偉,馬登極,林峰,等.基于DM642的視頻解碼設(shè)備TVP5150驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)[J].電子器件,2006,29(3):945?950.
[6] 臧博,吳裕斌,曹丹華.基于GIO/FVID的DSP視頻處理驅(qū)動(dòng)程序[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2006(6):27?30.
[7] 劉洲峰,徐慶偉,朱亞偉.TMS320DM642為核心的視頻圖像處理器外圍電路設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008,31(14):167?169.
[8] 王蒿,薛全,張穎,等.H.264視頻編碼新標(biāo)準(zhǔn)及性能分析[J].電視技術(shù),2003,25(6):25?27.
[9] 劉釗江,鄭紅,吳興華,等.基于TI C6000系列DSP的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)研究[J].儀器儀表用戶,2010,17(3):60?62.
[10] 張大義.基于DSP平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)視頻的研究與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽(yáng):東北大學(xué),2006.