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小型化高速DSP微光视频图像处理器的研究

作　者: 李武森
导　师: 迟泽英
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 微光电视数字信号处理器视频处理硬件设计软件设计
分类号: TP391.4
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 781次
引　用: 6次
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内容摘要

将先进的高速数字信号处理(DSP)技术应用于微光视频图像的处理，是当前提高微光电视系统整机性能指标系统工程的一个重要技术途径。本论文重点对以TMS320C6201B为核心的小型微光视频图像处理器总体方案、全部硬件电路、软件主体结构、系统图像处理算法以及相关关键技术进行研究。研制该处理器对于改善微光电视系统的像质、提高其作用距离，并实现包含微光视频图像处理器在内的整个微光电视系统的小型化、智能化、低功耗以及图像处理的高速度等具有重要意义。论文全面分析了微光视频处理技术的国内外发展状况，并以“BBG-302型便携式潜望镜”的小型微光视频观察系统为结合点，深入研究了与高速DSP微光视频图像处理全过程各关键技术密切相关的理论问题；论证并设计了以TMS320C6201B为核心的小型化高速DSP微光视频图像处理器总体方案；设计了系统完整的硬件电路原理图和软件流程图；完成了系统全部电路板的技术设计与制作，并对系统进行了阶段性的初步调试；论文还就目标运动对微光视频图像处理效果的影响进行了深入探讨，并针对实际的微光视频图像，进行了噪声滤波与灰度变换二者相结合的仿真处理效果分析，据此提出了“目标运动检测+噪声滤波+灰度变换”的系统图像处理总体算法模式；最后，对系统进行了阶段性调试，并给出了初步调试结果。样机阶段性调试实践表明，论文工作较圆满地完成了本课题预定的各项任务。总体技术方案正确可行，硬件电路以及相关软件设计合理，系统算法行之有效。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
1 绪言  8-16
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 微光视频图像处理技术在国外及国内的研究状况  9-14
    1.2.1 国外研究状况  9-12
    1.2.2 国内研究状况  12-13
    1.2.3 国内外研究水平的差距  13-14
  1.3 论文的主要研究内容以及创新点  14-16
    1.3.1 论文的主要研究内容  14-15
    1.3.2 论文的创新点  15-16
2 小型化高速DSP微光视频处理系统理论分析  16-28
  2.1 微光视频信号的表征  16-24
    2.1.1 微光模拟视频信号  16-19
    2.1.2 微光数字视频信号  19-24
  2.2 微光视频图像处理中目标运动影响的分析  24-26
    2.2.1 目标运动对微光视频图像处理效果的影响  24-25
    2.2.2 微光视频运动估算原理  25
    2.2.3 微光视频运动估算方法  25-26
  2.3 微光视频图像的处理  26
  2.4 微光连续视频信号的重构  26-27
  2.5 本章小结  27-28
3 小型化高速DSP微光视频图像处理器总体方案设计  28-37
  3.1 小型化高速DSP微光视频图像处理器应用对象的选择考虑  28-29
  3.2 小型化高速DSP微光视频图像处理器设计的技术基础  29-31
    3.2.1 高速DSP技术  29-30
    3.2.2 SDRAM存储器技术  30
    3.2.3 FLASH存储器技术  30-31
    3.2.4 低功耗单片机技术  31
    3.2.5 FPGA技术  31
    3.2.6 多功能模数混合视频器件  31
  3.3 小型化高速DSP微光视频图像处理器总体方案设计  31-36
    3.3.1 小型化高速DSP微光视频图像处理器应用方案  31-32
    3.3.2 小型化高速DSP微光视频图像处理器的主要技术指标  32
    3.3.3 小型化高速DSP微光视频图像处理器主要功能设计  32-33
    3.3.4 小型化高速DSP微光视频图像处理器技术实现方案  33-36
  3.4 本章小结  36-37
4 小型化高速DSP微光视频图像处理器硬件设计  37-82
  4.1 高速DSP微光视频处理板的原理设计  37-75
    4.1.1 高速DSP微光视频处理板总体设计  37-38
    4.1.2 模拟视频输入接口电路的设计  38-45
    4.1.3 模拟视频输出接口电路设计  45-50
    4.1.4 DSP核心系统电路设计  50-61
    4.1.5 系统管理电路的设计  61-68
    4.1.6 通过FPGA实现系统的集成设计  68-70
    4.1.7 系统主要器件电平匹配分析  70-71
    4.1.8 小型化高速DSP微光视频图像处理器的时序设计  71-75
  4.2 系统电源板的原理设计  75-76
    4.2.1 系统电源板的设计要求  75-76
    4.2.2 系统电源板的原理设计  76
  4.3 高速DSP微光视频处理板的PCB设计  76-80
    4.3.1 设计工具的选择  76-77
    4.3.2 PCB设计  77-80
  4.4 系统电源板的PCB设计  80
  4.5 本章小结  80-82
5 小型化高速DSP微光视频图像处理器软件设计  82-94
  5.1 系统软件设计工具  82-84
    5.1.1 MSP430F1121的软件开发工具  82-83
    5.1.2 高速DSP器件TMS320C62X的软件开发工具  83-84
  5.2 小型化高速DSP微光视频图像处理器的软件组成  84-85
    5.2.1 单片机软件组成  84-85
    5.2.2 DSP软件组成  85
  5.3 系统软件主要流程及其分析  85-91
    5.3.1 单片机系统软件的流程  85-89
    5.3.2 DSP系统软件流程图  89-91
  5.4 DSP软件代码特点  91-92
    5.4.1 流水线  91-92
    5.4.2 定点-浮点运算问题  92
  5.5 本章小结  92-94
6 小型化高速DSP微光视频图像处理器算法探讨  94-111
  6.1 微光视频图像的特征分析  94-96
    6.1.1 微光视频图像的对比度和亮度问题  94
    6.1.2 微光视频图像的噪声问题  94-96
  6.2 小型化高速DSP微光视频图像处理器图像处理策略的分析  96-97
  6.3 微光视频中目标运动情况的判断  97-99
    6.3.1 目标运动检测  98
    6.3.2 目标运动估算  98-99
  6.4 微光视频噪声滤波方法分析  99-107
    6.4.1 静态或慢速运动目标的微光视频噪声滤波器  99-104
    6.4.2 快速运动目标的微光视频噪声滤波器  104-106
    6.4.3 高速DSP微光视频处理器噪声滤波算法选择分析  106-107
  6.5 微光视频图像的灰度处理方法分析  107-110
    6.5.1 灰度变换  107-109
    6.5.2 伪彩色映射  109-110
  6.6 小型化高速DSP微光视频图像处理器的算法总体方案  110
  6.7 本章小结  110-111
7 小型化高速DSP微光视频图像处理器的调试  111-116
  7.1 系统的软硬件联合调试方法  111-113
  7.2 小型化高速DSP微光视频图像处理器的实际调试结果  113-115
    7.2.1 系统的图像传输质量  113-114
    7.2.2 系统的图像处理效果  114-115
  7.3 本章小结  115-116
结论  116-118
攻读博士学位期间所发表的论文  118-119
攻读博士学位期间所参与的科研项目和获奖情况  119-120
致谢  120-121
参考文献  121-126

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