基于DSP+FPGA的红外图像小目标检测系统设计

656格式的数据送入到TS201的Link口。具体连接如图4所示，VPO[0…7]没有数据输入，VPO[8…15]是数据输出管脚与FPGA相连，时钟同步信号TS201采用MDMA的方式将原始图像信号存入SDRAM中，供目标检测算法使用。视频输出模块采用视频编码器SAA7121，标准的UYVY数据从FPGA的引脚输出，送到SAA7121的数据引脚，尝行同步信号分别接到FPGA的控制引脚上，通过行、场信号的控制，就能够输出显示正确的视频图像。在SAA7111和SAA7121工作之前，都需要对这两个芯片进行配置，它们的配置的参数都是通过FPGA产生I2C总线来实现的。

2．2 存储模块

TS201的片上存储器分为两个部分：每个内核各使用100 KB的专用、高速L1存储器；128 KB的大容量共享L2存储器。通过EBIU接口外扩SDRAM和Flash两种存储器。选取2片MT48L32M16A2来构成SDRAM存储器，图像处理数据和图像处理中间结果可存储在SDRAM中。系统扩展64 MB的Flash，选用S29GL064M90T，主要存放DSP内核程序。

FPGA的存储系统：选取2片IS61LV10248来构成SRAM存储器，主要用于存储从SAA7111传输到FPGA的数据，根据视频数据的奇偶场的关系，在数据的存取过程中采用乒乓存取方式，当SRAM1存储数据的时候，FPGA从SRAM2读取数据，传给SAA7121做为显示使用，当SRAM2存储数据的时候，FPGA从SRAM1读取数据，传给SAA7121做为显示使用，同时通过对读时钟和读范围的控制，可以控制图像的现实范围和现实方式。具体硬件连接结构如图5所示。

2．3 DSP双核以及FPGA之间的通信

在本系统中，涉及到TS201两个核之间的通信以及TS201与FPGA之间的通信。FPGA给DSP提供预处理之后的图像数据，DSP根据提供的图像数据进行目标检测算法，并将检测之后的坐标数据传输到FPGA，FPGA将坐标信息叠加到原始图像后送给SAA7121显示。常见的双核通信主要采用中断、轮询两种通信方式。中断是利用两个核的中断机制来实现FPGA与DSP之间的通信；轮询是通过在双核的共享寄存器里设置一些信号量，供双核通信与访问。考虑到本系统的应用条件，采用轮询的通信方式，DSP的异步存储器的地址空间映射到FPGA，通过FPGA操作数据线和地址线，即可完成FPGA与DSP之间的数据交互。

2．4 系统工作流程

整个系统的工作流程为：由CCD采集视频模拟信号，经过可编程视频解码处理器SAA7111解码后输出场同步、行同步、像素时钟和位宽为16 bit的数字图像信号，并将信号送入FPGA中，在FPGA中对送来的数据做缓存，预处理，再通过与TS201连接的双向LINKPORT，把图像数据实时地导入DSP中，在DSP中运行检测算法，得到被检测目标的正确坐标，DSP把目标的坐标信息返回到FPGA中，FPGA根据坐标信息在原始图像上标示出目标的位置，最后将处理后的图像信号传给可编程视频编码器SAA7121进行编码实现D／A转换，输出模拟视频，并把检测结果显示在视频显示设备上。

3 结论

首先研究了形态学Top-hat算子，并利用Top-hat算子进行背景抑制，同时，采用最大类间方差法获得图像的阈值，分割背景和目标，实现小目标检测，通过仿真实验发现，这种方法能够在一定程度上减少实际检测中的虚警率，增加目标检测的准确性。

利用DSP+FPGA的系统架构设计了实现算法的硬件平台，这种结构在一定程度上可以满足实时性和灵活性的要求，具有很强的通用性和可扩展性。并在设计中采用了模块化设计，这样的设计便于集中控制，能够节省程序运行时间。