基于TMS320DM642的红外监控系统设计与实现

摘要：红外监控系统以其不受可视环境影响、24 h不间断工作等诸多优势逐渐成为安防监控领域的重要发展方向之一。在此设计的嵌入式处理平台以TMS320DM642为核心，红外视频源采用FLIR热成像仪，红外图像经TVP5150解码芯片处理后进行H．264编码压缩，数据通过以太网传输至客户端PC机，基于Visual C++平台开发的客户端解码器进行解码及图像增强后实时还原红外图像，系统工作稳定、图像还原质量高，以太网的平均传输率为0．087 MB／s，图像压缩率约为7：1，达到了系统设计要求。
关键词：红外热成像；TMS320DM642；H．264；Visual C++

红外技术自诞生以来，红外探测器作为一种在常温下即可将任何物体发出的红外辐射转换为电信号的热辐射转换器，以其被动探测隐蔽性强、体积小巧易携带等诸多优势，广泛应用于红外侦查与跟踪、雷达制导、电力监测、安防监控、医疗诊断等军事及民用领域。红外监控技术集红外热成像技术与传统的视频监控技术的优势于一体，有效地弥补了传统视频监控系统的不足，是未来安防监控领域的重要发展方向。本文在客户端／服务器的系统架构基础上提出了以TMS320DM642为核心的红外监控系统，前端采用FLIR公司的红外热成像仪，红外图像数据经过H．264技术压缩后通过以太网传输至客户端PC机，利用由Visual C++平台开发的客户端解码器解压缩后还原红外图像并显示。整套红外监控系统工作稳定，图像压缩比率高，网络带宽占用率低，图像还原质量较好，达到了系统设计要求。

1 系统设计的总体框架
红外监控系统的设计，是基于DSP实现红外视频数据从前端光源红外探测器到上位机PC端的实时显示，主要由前端视频源、DSP服务器及PC客户端构成，如图1所示。系统前端红外图像采集设备采用FHR公司的红外热成像仪，能够提供320×240像素的红外图像，数据经过DSP端采集模块、存储模块、压缩模块及网络模块的处理后，H．264数据流在以太网的另一端PC上位机端经过解码后，红外图像数据保存或显示于客户端。

2 系统模块设计与实现
2．1 视频采集模块
DM642无法处理红外热像仪输出的PAL模拟信号，所以本系统首先采用视频解码芯片TVP5150解码红外视频数据。TVP5150是TI公司生产的超低功耗(115 mw)、可编程高性能视频解码器。本设计中TVP5150接收热像仪输出的红外图像PAL信号，输出8位4：2：2格式的的ITU-R BT．656视频解码信号，芯片与DM642的硬件连接如图2所示。
视频采集模块的驱动设计遵循TI公司针对DSP驱动开发专门定义的基于DSP／BIOS双层外设驱动模型，该模型从功能上分为与硬件无关的类驱动和硬件相关的微驱动，类驱动(Class Driver)负责互连顶层应用程序和微驱动。而微驱动(Mini Driver)与具体应用到的外设相关，针对TVP5150芯片只需要简单修改EDC(ExtemalDevice Contml)函数即可控制视频解码芯片的打开、关闭以及控制。如调用mdBindDev函数对数据通道进行绑定；调用mdCreateChan函数完成通信对象的创建；调用mdDelvteChan函数删除通信对象并释放相关资源；调用mdControlChan函数向TVP5150发送控制命令等。