一種新型紅外成像技術(shù)的圖像采集處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于紅外成像技術(shù)的具體應(yīng)用，尤其涉及一種新型紅外成像技術(shù)的圖像采集處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外成像儀最早是為了軍事目的而研發(fā)的，經(jīng)過這么多年發(fā)展，紅外熱像儀已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于民用市場。在軍用領(lǐng)域，紅外熱像儀被廣泛的應(yīng)用于海、路、空三軍，例如目標(biāo)識別、精確制導(dǎo)、夜間偵察監(jiān)視等等。在民用領(lǐng)域，隨著紅外熱像儀的生產(chǎn)成本的降低，在醫(yī)療、電力、工業(yè)、消防等方面都發(fā)揮著重要作用，例如電路板故障檢測、電路故障排查等，它能找到一些用常規(guī)方法無法找到的缺陷與錯誤，因而能夠降低成本，增加產(chǎn)品的合格率，對人們的日常生產(chǎn)生活起到很大的推動作用。
[0003]紅外熱像儀的發(fā)展前景非常廣闊，應(yīng)用非常廣泛，但國內(nèi)市場一直被西方外國公司所壟斷，僅向中國提供中低端產(chǎn)品，高端產(chǎn)品屬于禁運(yùn)，而且價格昂貴。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，一種基于光力學(xué)效應(yīng)的非制冷紅外成像技術(shù)在中國誕生，與傳統(tǒng)的制冷型紅外成像技術(shù)相比，它具有低功耗、小型化、高分辨率、低成本和非制冷的優(yōu)勢。在我國基于MEMS的光讀出非制冷紅外成像技術(shù)起步相對較晚，但國家投入了大量人力物力，并且取得了一定的進(jìn)展。1995年，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研宄所利用微機(jī)械加工技術(shù)研制成功了線列32元、128元硅微測熱輻射計(jì)陣列，NETD為300Mk，存儲時間為1ms。2003年，中國科技大學(xué)與中科院微電子所合作，利用刀口濾波的方法得到了 200°C物體的紅外熱像，其溫度分辨率為7K。2006年，它們已經(jīng)能夠得到室溫下物體的紅外熱像。并與2007年得到60m人體的運(yùn)動圖像?；谏鲜霰尘?，該實(shí)用新型提供了一種具有高靈敏度、處理速度快、高可靠性、體積小、低成本等特點(diǎn)的用于非制冷紅外成像的圖像采集處理模塊，對于國產(chǎn)紅外熱像儀核心芯片最終成為產(chǎn)品走向市場，有相當(dāng)明顯的推進(jìn)作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對國內(nèi)紅外熱像儀圖像采集與處理系統(tǒng)靈敏度較低處理速度較慢的實(shí)際情況，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于非制冷紅外成像的具有高靈敏度、處理速度快、高可靠性、體積小、低成本等特點(diǎn)的圖像采集處理系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案:
[0006]一種新型紅外成像技術(shù)的圖像采集處理系統(tǒng)，其特征在于:包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、軟件驅(qū)動模塊；所述的圖像采集模塊以圖像采集芯片作為紅外圖像傳感器，進(jìn)行實(shí)時紅外圖像采集；所述的圖像處理模塊通過TMS320DM642DSP芯片上提供的視頻口對采集到的圖像信號進(jìn)行處理，所述的圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊利用TMS320DM642芯片上集成的EMAC控制器和Inter公司的PHY芯片LXT971A完成圖像的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)傳輸；所述的軟件驅(qū)動模塊基于TI的DSP/B1S實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，完成圖像采集、圖像處理和網(wǎng)絡(luò)初始化任務(wù)，同時在網(wǎng)絡(luò)初始化任務(wù)中又動態(tài)建立了網(wǎng)絡(luò)發(fā)送任務(wù)，用以發(fā)送視頻數(shù)據(jù)，完成上位機(jī)的接收。
[0007]具體的，當(dāng)成像物體的紅外圖像照射在圖像采集模塊的CMOS上時，CMOS將采集到的紅外圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D像處理模塊，經(jīng)過TMS320DM642 DSP芯片的VP 口 FIFO，由EDMA存儲在SDRAM芯片中，然后TMS320DM642 DSP芯片對存儲在SDRAM芯片中的圖像進(jìn)行處理，處理完成后經(jīng)過EMAC接口，利用圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊發(fā)送給上位機(jī)，然后上位機(jī)完成圖像的顯示與存儲，同時視頻采集模塊再采集新的視頻幀，進(jìn)行下一輪的處理，與此同時，上述過程都在軟件驅(qū)動模塊的控制之下完成。
[0008]在該圖像采集處理系統(tǒng)中，所述的圖像采集模塊以Micron公司的MT9P031 CMOS圖像采集芯片作為紅外圖像傳感器；所述的圖像采集芯片自帶ADC，輸出為12位RAW視頻模式，在RAW模式下，MT9P031通過內(nèi)部寄存器提供同步的設(shè)置LINE_VALID信號和TMS320DM642的VPxCTLO相連，給TMS320DM642提供行同步信號，控制其工作方式。
[0009]在該圖像采集處理系統(tǒng)中，所述的圖像處理模塊包括電源部分、復(fù)位電路、TMS320DM642 DSP芯片、SDRAM芯片、FLASH存儲器，所述的電源部分選擇兩塊開關(guān)電源MAX1951和一塊線性電源LT1963A，用開關(guān)電源產(chǎn)生3.3V和1.4V(DM642內(nèi)核)電壓，用LT1963A產(chǎn)生1.8V電壓，給MT9P031 CMOS圖像采集板供電，為整個系統(tǒng)提供源源不斷的功率消耗，保證集成電路上各個IC可以正確可靠的工作；所述的復(fù)位電路接入TMS320DM642DSP芯片，復(fù)位閾值為3.08V，即當(dāng)VCC的電壓小于3.08V時，就會在復(fù)位管腳輸出低電平，當(dāng)VCC電壓大于3.08V時，繼續(xù)保持低電平200ms ;所述的TMS320DM642 DSP芯片集成了 3個專門用作視頻圖像采集的VP 口，每個VP 口最大支持20位的視頻采集，且每個VP 口分為A、B兩個通道，這兩個通道可獨(dú)立使用，被配置為視頻采集口或視頻輸出口，每個視頻口又有5120KB的FIFO，以便視頻數(shù)據(jù)的緩存使用；同時，所述的TMS320DM642 DSP芯片集成有以太網(wǎng)外部媒體訪問控制器(EMAC)符合IEEE 802.3規(guī)范，支持10Mbps / 10Mbps的半雙工或全雙工模式，具有獨(dú)立媒體接口(MII)，可直接與PHY器件連接，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的而網(wǎng)絡(luò)傳輸；進(jìn)一步的，所述的TMS320DM642 DSP芯片集成有外部存儲器接口(EMIFA)，EMIFA接口為64位寬，可以擴(kuò)展IG的存儲空間，可以實(shí)現(xiàn)與絕大多數(shù)同步或異步存儲器的無縫連接；進(jìn)一步的，所述的TMS320DM642 DSP芯片還集成有多通道音頻串行接口(McASP)、多通道緩存串口(McBSP)、I2C總線模塊、通用GP1接口，以及HP1、PCI接口，為進(jìn)一步開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱D像處理設(shè)備提供方便；所述的SDRAM芯片選擇Micron公司的MT48LC4M32B2，工作電壓3.3V，通過EMIFA接口與TMS320DM642 DSP芯片直接相連，系統(tǒng)使用兩片MT48LC4M32B2擴(kuò)展成為4Mx64b，工作頻率133MHz，以滿足系統(tǒng)對存儲空間和速度的需求。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011 ] 本實(shí)用新型由圖像采集模塊、圖像處理模塊、圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、軟件驅(qū)動模塊幾部分組成；所述的圖像采集模塊以圖像采集芯片作為紅外圖像傳感器，進(jìn)行實(shí)時紅外圖像采集；所述的圖像處理模塊通過TMS320DM642 DSP芯片上提供的視頻口對采集到的圖像信號進(jìn)行處理，所述的圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊利用TMS320DM642芯片上集成的EMAC控制器和Inter公司的PHY芯片LXT971A完成圖像的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)傳輸；所述的軟件驅(qū)動模塊基于TI的DSP/B10S實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，完成圖像采集、圖像處理和網(wǎng)絡(luò)初始化任務(wù)，同時在網(wǎng)絡(luò)初始化任務(wù)中又動態(tài)建立了網(wǎng)絡(luò)發(fā)送任務(wù)，用以發(fā)送視頻數(shù)據(jù)，完成上位機(jī)的接收。通過模塊化設(shè)計(jì)，分別對系統(tǒng)中的圖像采集模塊、圖像處理模塊、圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、軟件驅(qū)動模塊進(jìn)行逐一的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了各模塊在系統(tǒng)中的特定功能。
[0012]該系統(tǒng)基于DSP平臺，能得到目標(biāo)物體的紅外圖像，CMOS芯片AD轉(zhuǎn)換精度為12位，能夠提高圖像的對比度，基于TI提供的NDK包，實(shí)現(xiàn)了圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸速度達(dá)到100Mbps，采用TI提供的DSP/B1