红外成像系统的视频采集及驱动程序设计

论文摘要

红外成像技术在战略预警、侦察、观瞄、导航、制导、遥感、气象、医学和科学研究等军事和民用的领域得到了广泛的应用,但我国的红外成像技术还远远落后于西方国家。因此有必要让更多的人了解红外成像技术,以促进我国红外成像技术的快速发展。基于这个目的,本课题设计的实验系统的特点是开放式的,以让更多的人可以很方便地了解和学习红外成像的整个处理过程,熟悉红外成像技术。本文的主要内容是设计这个开放式实验系统的计算机终端,包括两部分内容。第一部分是设计一个开放性好、兼容性强、采集处理效果好,又不依赖于设备的红外视频捕获处理工具。第二部分是为前端红外视频采集硬件设计USB模块的客户驱动程序。本文首先比较几种开发视频采集处理软件的方法,然后选择DirectShow来开发红外视频捕获处理工具。在进行软件设计之前,先介绍了视频的基础知识,详细解析了DirectShow系统结构,WDM驱动程序原理,COM组件技术原理和红外伪彩色变换方法。在红外视频捕获处理工具的设计方面,文章中首先详细介绍了设计出一个能实现视频伪彩色处理的DirectShow转换过滤器的具体过程,并在最后显示了调试成功后的伪彩色图像。在其后的视频捕获处理工具的设计中,采用了分层设计的方法,使整个设计思路清晰,提高了程序的开放性和扩展性,然后在程序上实现了多种功能,尤其是本程序可用于多种不同的采集设备,更是提高了兼容性。在USB客户驱动程序设计方面,文章中首先分析TMS320VC5509A的USB模块特征和USB驱动程序结构。然后比较三种常用的驱动程序开发工具,选择DriverStudio作为开发平台。在其后的具体程序设计中,文章中详细展示了生成框架程序的每一步骤,分析了程序中要用到的几个重要的类。最后在驱动程序的具体实现中,展示了对几个重要IRP的处理例程主要代码,并对该驱动调试成功。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 红外成像技术的地位和作用
• 1.2 视频采集技术的发展背景
• 1.3 课题的研究目的及意义
• 1.4 课题研究的内容及主要任务
• 2 视频基础知识
• 2.1 引言
• 2.2 模拟视频
• 2.2.1 模拟视频标准
• 2.2.2 模拟视频信号类型
• 2.3 数字视频
• 2.3.1 数字视频标准
• 2.3.2 数字视频特点
• 3 红外视频捕获处理软件设计的基础知识
• 3.1 COM 组件
• 3.1.1 COM 技术简介
• 3.1.2 COM 接口
• 3.1.3 COM 组件
• 3.2 DirectShow 系统
• 3.2.1 DirectShow 简介
• 3.2.2 DirectShow 系统的结构
• 3.2.3 DirectShow 中重要的COM 接口
• 3.2.4 过滤器的连接
• 3.2.5 过滤器图的构建
• 3.2.6 过滤器的数据传送
• 3.3 WDM 与DirectShow 的视频捕获架构
• 3.3.1 WDM 概述
• 3.3.2 WDM 驱动程序的例程
• 3.3.3 WDM 视频捕获的基本架构
• 3.3.4 WDM 与DirectShow 的协作
• 3.4 红外伪彩色变换
• 3.4.1 灰度分层
• 3.4.2 灰度级到彩色转换
• 3.4.3 频域变换
• 4 红外视频捕获处理应用软件的设计
• 4.1 引言
• 4.2 转换过滤器的编码实现
• 4.2.1 def 文件的实现
• 4.2.2 为转换过滤器生成一个新的CLSID
• 4.2.3 填写转换过滤器组件的结构信息
• 4.2.4 选择基类继承
• 4.2.5 视频处理函数的实现
• 4.2.6 转换过滤器的调试
• 4.3 视频捕获软件的设计
• 4.3.1 应用程序的设计模块层次划分
• 4.3.2 应用程序界面层的设计
• 4.3.3 视频捕获设备的创建
• 4.3.4 实现视频的预览和捕获
• 4.3.5 视频数据的压缩
• 4.4 本章总结
• 5 USB 驱动程序设计
• 5.1 USB 模块简介
• 5.2 USB 驱动程序结构
• 5.3 USB 驱动程序开发工具
• 5.4 使用DriverStudio 开发USB 驱动
• 5.4.1 建立WDM 编程环境
• 5.4.2 使用DriverWizard 生成整个框架程序
• 5.4.3 驱动开发中要用到的重要的类
• 5.4.4 驱动程序具体实现
• 5.5 驱动程序的安装
• 6 结束语
• 6.1 论文的主要内容
• 6.2 课题已完成的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录