基于达芬奇平台的微光视频实时处理系统的研究与实现

论文摘要

随着多媒体技术的发展,微光夜视技术在军事和民用方面都有重大发展和广泛应用,将嵌入式技术与微光视频实时处理技术相结合,在军事和民用上具有很大的理论意义和实用价值,也是当前国内外非常关注的重要课题。现在嵌入式视频应用领域对处理芯片的要求主要是:具备强大的运算能力和灵活的系统整合能力。而DSP、FPGA、ASIC以及通用处理器（如ARM）等基于单核的处理芯片,在运算能力和控制功能等方面都难以满足要求。本文采用的德州仪器公司的TMS320DM6446平台,内部集成ARM和DSP双内核,具有高性能、低功耗等特点,能同时满足运算能力和控制功能两方面的要求。本文在对达芬奇平台TMS320DM6446软硬件架构进行深入分析和研究基础上,针对微光视频的特征,提出一种适用于嵌入式平台的微光夜视图像增强算法,设计并实现了基于TMS320DM6446平台的微光视频实时处理系统。论文的主要工作包括:1.研究了基于嵌入式处理平台的微光图像处理技术,在分析基于单核的处理芯片在各种不同的应用场合中的优缺点的基础上,讨论本课题采用的TMS320DM6446平台的特点和优势;2.从四个方而研究和分析TI公司的达芬奇平台的软硬件架构:ARM-DSP集成的特性、存储器的分配、交换中心资源和软件开发具体步骤;3.提出了微光视频实时处理系统的图像增强的总体技术方案,主要从两方面进行研究:微光图像处理技术和嵌入式处理平台;4.结合达芬奇平台的特点,设计并实现微光视频的实时采集模块和实时显示模块;5.通过分析视频采样格式,结合微光图像R、G、B三个通道的特点,提出了一种利用Y通道、U通道和V通道计算新的拟合分量的算法,并利用该拟合分量进行增强和去噪,达到实时增强的要求。测试结果表明:在达芬奇平台TMS320DM6446上实现微光视频采集、增强和去噪、显示,达到了预期的结果。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 论文主要内容及创新点
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 主要特色及创新点
• 1.4 论文的组织结构
• 2 TMS320DM6446的视频处理平台的研究与分析
• 2.1 达芬奇技术概述
• 2.2 TMS320DM6446的硬件架构
• 2.2.1 视频处理平台的内核结构
• 2.2.2 视频处理平台的接口描述
• 2.2.3 ARM-DSP集成
• 2.2.4 DMSoC存储器映射
• 2.2.5 DMSoC交换中心资源
• 2.3 TMS320DM6446的软件架构
• 2.4 本文基于达芬奇平台的软件开发步骤
• 2.5 本章小结
• 3 微光图像处理技术的研究与分析
• 3.1 微光图像的特征分析
• 3.2 微光视频噪声的特点
• 3.3 微光视频增强的必要性及可能性
• 3.4 论文采用的微光图像增强方法及分析
• 3.4.1 直方图均衡化
• 3.4.2 高斯平滑
• 3.4.3 微光图像增强的总体技术方案
• 3.5 本章小结
• 4 基于TMS320DM6446微光视频实时处理系统的设计
• 4.1 系统的总体设计
• 4.1.1 系统的硬件组成及相关参数
• 4.1.2 系统总体流程
• 4.2 微光视频实时处理系统的分析与设计
• 4.2.1 微光视频图像的采集和量化分析与设计
• 4.2.2 基于TMS320DM6446微光图像处理功能的设计
• 4.2.3 微光视频显示功能的设计
• 4.2.4 双核通信机制和编解码引擎的分析与实现
• 4.2.5 乒乓缓冲技术和线程交互的设计与实现
• 4.3 本章小结
• 5 基于TMS320DM6446微光视频实时处理系统的实现
• 5.1 软硬件开发环境的建立
• 5.1.1 软硬件开发工具
• 5.1.2 开发环境建立
• 5.2 微光视频实时处理系统模块设计
• 5.3 微光视频采集模块的实现
• 5.4 图像处理模块的实现
• 5.5 微光视频显示模块实现
• 5.6 本章小节
• 6 微光视频实时处理系统的环境组建与测试
• 6.1 系统测试环境的组建
• 6.2 系统测试的步骤
• 6.3 系统测试结果及分析
• 6.3.1 测试结果及分析
• 6.3.2 影响结果的因素
• 6.4 本章小结
• 7 总结
• 7.1 工作总结
• 7.2 进一步的研究建议
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 学位论文数据集