基于DSP+FPGA的红外热成像伪彩色变换系统*摘要：提出了一种基于数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑门阵列(FPGA)双芯片架构的红外热成像伪彩色变换系统，可应用于高速图像采集和数据处理，该技术在石油化工、冶金、电力、军事侦查等行业应用十分有效，是一种新兴的非接触式诊断技术。该系统采用双处理器流水线体系结构，FPGA首先从红外探测器中采集出来的一帧Raw格式的原始灰度温度图像，传送到DM642运行核心处理算法，计算出三段式分割参数，传回FPGA修正原始灰度温度图像，再按一定的格式打包传给DM642进行基于通道的灰度到彩色线性插值算法变换，转换为24位RGB格式图像，最终通过以太网口传到上位机显示图像和后序处理。实验结果表明：该系统处理一幅大小为320x240像素的原始图像的时间约为15ms，相比单芯片处理系统，双芯片处理架构使系统处理数据的实时性得到了提高,缩短了系统开发周期。关键词：DSP；FPGA；红外探测器；双线性插值中文分类号：TP338.6文献标志码：A：AStudyonPseudoColorTransformationSystemControlledbyDSPandFPGAinInfraredThermalImagingAbstract：Here,apseudocolortransformationispresented.Itwasappliedinaninfraredthermalimagingsystemcontrolledbydual-processorpipelinearchitectureofdigitalsignalprocessor(DSP)andfieldprogrammablegatearray(FPGA),inordertoimprovethespeedofimageacquisitionanddataprocessinginreal-time.Thistechnologyisamodernnon-contactdiagnostictechnique,whichiswidelyavailableinpetroleumchemicalindustry,metallurgy,electricpower,militaryreconnaissance,etc.Doublechipsworkcoordinatelyandeffectively.Firstly,theFPGAcollectedarawformatoftheoriginalgrayimagefromaninfrareddetector,andthensentittotheDM642toexecutethecoreprocessingalgorithm.Aftercalculatingthree-segmentpretreatmentparameters,itreturnedbacktotheFPGAfordatapre-processingtorecoverthelostpixels.InFPGA,acertainformatwaspackagedandpassedtotheDM642,wherethealgorithmofbilinearinterpolationconvertedthegrayformatimagetocolorone,termedasRGBformatimage,andultimatelytheRGBformatimagewastransmittedtothehostcomputerthroughtheEthernetporttodisplay.Ittook15msforthesystemtoprocessarawimageof320x240pixels.Theframeworkofdouble-chipimprovethespeedofreal-timeprocessingcomparedtosingle-chipsystem,shorteningthedevelopmentcycle.KeyWords:DSP,FPGA,Infrareddetector,Bilinearinterpolation0引言随着红外焦平面阵列和红外探测器技术的发展，红外热成像技术越来越多地应用到军事、航天航空、医学和监控等领域，从而促进了各种各样的红外热像仪的产生和发展。红外探测器接受物体辐射能量的同时，还受到周围环境温度、辐射系统等因素共同作用，通过一种光电转换装置，就可以得到物体表面温度的分布图像，所以，红外热图像也是温度图像。由于图像视觉质量会受到外界辐射等因素影响无法与可见光图像相比，因而加重了系统后续处理的负担。设计出一个高效、实时的红外热成像系统就成为一项很重要的任务。基于DSP+FPGA的红外热成像伪彩色变换系统将数字信号处理器DSP的强大实时运算功能和片上技术FPGA的现场可编程逻辑功能控制技术结合起来，解决了红外热成像伪彩色变换的实时性、稳定性、可靠性等问题。它作为一种新兴的非接触式诊断技术，广泛应用在石油化工、冶金、电力、军事侦查等领域。无需与被测对象进行任何接触，也避免了因检测不当而使元器件受到损伤等误操作。该方案是以DSP+FPGA为架构，红外探测器采集出来的是8-BitRaw格式的灰度图像数据，FPGA利用DM642传递的参数提取出来三个通道RGB数据，打包后再发送给DSP，运行嵌入其中的双线性插值算法后，以太网可以10Mb/s的带宽传送给上位机PC进行后续处理，将8-Bit原始灰度图变换成24-Bit的RGB格式伪彩色图像。这大大提高了图像的精确度，为进一步进行算法处理提供良好的基础。该系统还充分发挥了FPGA的设计灵活和DSP的算法运行速度快的优势，能更好的提高系...