基于ARM9的实时红外图像采集系统软件设计

论文摘要

现代信息社会的迅猛发展,使得待处理的信息急剧增加,图像处理方面的研究和应用引起了更广泛的关注。近年来,微电子技术的发展不断将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中,并推动了新的理论和应用领域的发展,对图像处理等领域的技术发展也起到了十分重要的作用。随着红外成像技术的不断发展和红外焦平面阵列（IRFPA）图像传感器的日益成熟,IRFPA被广泛应用于军事、工业和商业等领域的多种成像系统中。典型应用包括导弹制导、航空测量、红外前视系统、红外搜索跟踪器、海关缉私、海上救援设备、森林消防等等。这些应用对红外成像质量的要求越来越高。本论文研究基于ARM9的红外图像处理系统的软件设计。在研究了S3C2410芯片的性能特点,结合红外成像的技术特点,提出了以S3C2410为核心处理器的红外图像处理系统的软件实现方案。论文分析了红外图像处理系统的应用,提出了以ARM9作为主控制器,结合FPGA作为专用数据采集芯片的系统构架,将软件工程的思想融入硬件系统设计中,解决了传统系统可剪裁性、移植性、扩展性差的缺点;论文简单介绍了红外图像处理系统的系统结构和软硬件构成,阐述了系统DMA数据传输设计,详细介绍红外图像处理关键算法及实现,研究了系统视频行场中断设计,详细分析了S3C2410芯片LCD的接口驱动的设计及μC/GUI的移植,分析讨论了基于μC/OS-II的系统多任务框架的构成,最后还介绍了系统性能优化方面做的尝试。经过对所设计的红外图像处理系统的实际测试,软件硬件性能均达到了实时性、可靠性和稳定性等指标,同时在功能上还具有一定的通用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 红外热像仪简介
• 1.2 ARM 平台简介
• 1.3 研究本课题的内容、目的和意义
• 1.4 论文各部分主要内容
• 2 红外图像实时处理系统设计
• 2.1 系统的工作原理和构成
• 2.2 系统的硬件构成
• 2.3 系统的软件构成
• 2.4 本章小结
• 3 Bootloader 设计
• 3.1 u-boot 简介
• 3.2 移值u-boot
• 3.3 本章小结
• 4 DMA 数据传输设计
• 4.1 S3C2410 的DMA 控制器介绍
• 4.2 DMA 传输方案设计
• 4.3 本章小结
• 5 实时系统的中断设计
• 5.1 S3C2410 中断处理概要
• 5.2 视频行场中断设计
• 5.3 本章小结
• 6 LCD 显示设计
• 6.1 S3C2410 的LCD 控制器介绍
• 6.2 FramBuffer 布局设计
• 6.3 实时GUI 设计
• 6.4 本章小结
• 7 关键算法设计
• 7.1 图像插值算法
• 7.2 图像显示增强算法
• 7.3 调色板算法
• 7.4 本章小结
• 8 多线程调度
• 8.1 嵌入式操作系统介绍
• 8.2 μC/OS-II 多线程特点
• 8.3 多任务调度方案
• 8.4 本章小结
• 9 系统性能优化
• 9.1 C 代码优化
• 9.2 ARM 汇编与优化
• 9.3 使用高速缓冲存储器Cache
• 9.4 本章小结
• 10 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录