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基于HI3559V200的红外和可见光融合系统设计

2019-08-26甘威

数字技术与应用 2019年5期
关键词:系统设计红外

甘威

摘要:为了适应不同的侦查环境,本文研究分析了一种基于海思HI3559V200的低功耗红外和可见光融合系统,既可单独显示红外或者可见光图像,也可显示二者融合图像。使用该方案设计的系统成像效果优秀,国产化程度高,功耗低,具有很强的实用性。

关键词:红外;可见光;系统设计

中图分类号:TP391.4 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2019)05-0173-01

0 引言

红外图像表现物体表面温度分部状态,能够在夜间区分目标和背景,可见光是物体反射可见光所成的像,能够提供高分辨率和清晰度的细节图像。由于成像原理不同,兩种图像较好的互补了目标场景信息,因此设计一套具备单红外、单可见光、红外可见光融合的系统更适用于不同的侦查环境[1,2]。

1 系统方案

本系统的结构框图如图1所示,整个系统分为3个部分,分别为:传感器部分,主控部分,显示部分。

传感器部分分为红外机芯和可见光CMOS传感器。红外机芯选用瑞创微纳的MicroII640P组件,其探测器为12um的非制冷红外焦平面探测器,分辨率为640*512,典型功耗1.3W。可见光CMOS传感器选择索尼的imx274,支持4k输出。主控部分选用海思的HI3559 V200作为主芯片,具备3840*2160@60fps的编解码能力,可以同时采集二路sensor数据,支持多种外部接口,搭配外部电路,可实现本系统设计所要求的全部功能,其典型功耗为1W。接口部分包括OLED显示接口,HDMI接口,GPIO接口,SD卡接口,串口、无线接口等。显示采用国产高清OLED(分辨率为1280*1024)。HDMI接口用作外接视频显示。SD卡用于存储扩展,确保系统的大容量存储。串口用来与北斗等外设通信。无线接口用来传输实时视频。

2 关键技术

本系统使用的红外与可见光融合算法采用基于多尺度变换的方法,包括如步骤:(1)采集红外与可见光通道数据,分别进行预处理;(2)对预处理好的图像进行配准,以使二者成像视场趋于一致,为了获得更好的配准效果,需要在结构上尽量保证配准准确;(3)利用对比度金字塔分解的方法对配准图像进行融合处理,生成融合图像。

HI3559V200处理器支持三种启动方式: SPI NOR Flash、SPI NAND Flash 或 eMMC,因为eMMC的兼容性好、速度快、容量大,本设计中采用eMMC,启动前把启动配置引脚配置成eMMC启动。本设计需要同时采集二路数据,红外通道通过LVDS采集,原始分辨率为640*512,利用视频图形系统VGS,将其放大到1280*1024。在可见光采集的驱动中添加1280*1024分辨率的支持,将二路数据的采集大小均设置为1280*1024。本设计将USB WiFi模块配置为无线接入点(AP模式),允许其他设备接入,不需要路由器,用户使用无线智能终端连接即可显示图像。

用户程序使用海思的媒体处理软件平台MPP构建,该平台对应用软件屏蔽了芯片相关的复杂的底层处理,并对应用软件直接提供MPI接口完成相应功能。VI模块捕获视频图像,可对其做缩放,输出1280*1024图像数据。解码模块对编码后的视频码流进行解码,并将解析后的图像数据送VPSS进行图像处理,再送VO显示。VPSS模块接收VI和解码模块发送过来的图像,用于视频预览、编码,同时在此模块中,可以实现图像算法,红外与可见光融合即在此处完成。VO模块接收VPSS 处理后的输出图像,可进行播放控制等处理,叠加用户通过Region模块设置的OSD图像,显示画面分割线、时间等信息,包括菜单、进度条等GUI界面,最后按照配置输出给外围视频设备。

3 系统运行结果

本系统在室外成像,显示效果如图2、3、4所示。主要性能指标:功耗 4W;焦距 40mm;NETD≤50mK;视场角 16*13°;帧频 30Hz;出瞳距离 16mm;外形尺寸 175*125*68mm;工作温度-40-65℃。

4 结语

基于HI3559V200的红外和可见光融合系统国产化程度高、功耗低、实用性强。但是本系统还不够智能化,随着海思更强芯片的推出,有更多人工智能算法实现,将极大拓展行业应用。基于海思芯片的红外成像处理平台将成为行业的一个重要发展方向。

参考文献

[1] 祝清瑞,汤心溢,李争,等.基于全可编程SOC的高速红外成像系统设计研究[J].激光与红外,2016(12):1491-1495.

[2] 刘智嘉,贾鹏,夏寅辉,等.基于红外与可见光图像融合技术发展与性能评价[J].激光与红外,2019(5):633-640.

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