基于DSP实现激光探测信号的实时处理研究

论文摘要

随着激光探测技术和数字信号处理(Digital Signal Processor)技术的迅速发展,其应用也扩展到了各工程领域。由于激光探测技术的功能要求变得越来越复杂,因此对探测信号的处理要求也变得更高。现代激光探测系统中,激光探测信号处理包括信号处理和数据处理。其中数据处理是信号处理的后处理过程。多功能通用激光探测信号处理系统是利用一个硬件平台进行包括目标数据采集、图像预处理、功能算法和数据显示的高速的数据处理系统。本文针对上述问题,以TMS320DM642为核心,设计并实现了可用于激光探测数字信号处理的技术验证平台。在对激光探测系统的信号处理的机制原理进一步探讨的基础上,根据激光探测系统的实现原理和功能要求,本文的主要工作如下:针对激光探测系统的功能要求,详细说明了激光探测系统信号处理机制和处理原则。并依照激光探测信号处理的机制和原理,对硬件的设计思想进行论证。同时根据激光探测系统的具体设计要求,基于TI公司的视频专用芯片TMS320DM642搭建典型激光探测信号处理的硬件系统。设计了激光探测信号处理的功能软件包,完成激光探测视频信号的实时图像采集、图像除法和图像显示等功能。在DSP中使用条件减法和移位指令来实现两个数据的除法运算处理,最后将该除法运用在数字图像的实时处理上,即将两张强度像进行除法运算得到距离像。基于以DM642为核心的数字信号处理平台,在进行激光探测实验时,对时间和精度的要求,和在整个硬件和软件设计过程中本着原理验证的目的,适当简化了系统结构,并在软件设计时采用汇编语言和C语言的嵌套设计。以DSP为基础的数字图像预处理是数字信号处理的本文的必须内容。在本论文中,依据数字图像处理领域中通用的图像增强原理,实现了图像增强的功能。在验证性试验中,利用自行编辑的数字图像增强程序,在数字图像处理中得到了比较满意的结果。综上所述,本文以TMS320DM642为核心搭建的激光探测信号处理平台,完成了激光探测实验原理验证工作,获得了比较好的数字图像信号处理结果。同时作为一个通用的视频信号处理平台,其具有良好的再开发潜力,为后续的信号处理工作保留了适当的再开发空间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 激光探测技术概述
• 1.1.1 激光探测的发展
• 1.1.2 激光探测系统的应用
• 1.1.3 激光探测信号的实时处理
• 1.2 DSP在信号实时处理中的应用
• 1.2.1 DSP技术的概念和发展
• 1.2.2 DSP的功能实现
• 1.3 本论文的研究内容及意义
• 第2章 激光探测信号处理
• 2.1 引言
• 2.2 激光探测信号处理机制
• 2.2.1 激光探测信号处理过程
• 2.2.2 激光探测信号处理系统的任务
• 2.2.3 激光探测信号的数字化
• 2.3 激光探测信号的接收装置
• 2.3.1 信号的实时采集、转换和功能运算
• 2.3.2 信号实时处理的噪声研究
• 2.4 基于DSP的实时信号处理系统的实现方案
• 2.4.1 数字化信号处理系统的组成及实现
• 2.4.2 探测器
• 2.4.3 放大滤波
• 2.4.4 A/D转换
• 2.4.5 D/A转换
• 2.4.6 电源模块
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于DSP实时信号处理系统的原理和开发
• 3.1 引言
• 3.2 实时信号处理系统的硬件平台
• 3.2.1 系统总体设计原则
• 3.2.2 系统方案的总体设计
• 3.3 实时信号处理软件的功能要求
• 3.3.1 DSP软件开发环境
• 3.3.2 DSP软件开发流程
• 3.4 基于DSP实现数字图像处理功能
• 3.4.1 强度像的实时采集
• 3.4.2 距离像的实时显示
• 3.4.3 数据流程设计
• 3.5 基于DSP实现数字图像实时除法
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于DSP的图像增强技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 数字视频图像的平滑算法
• 4.2.1 平均模式的图像平滑
• 4.2.2 高斯模式的图像平滑
• 4.3 中值滤波
• 4.4 数字视频图像的锐化算法
• 4.4.1 梯度锐化
• 4.4.2 拉普拉斯锐化
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢