周 燕

（华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心 武汉 430073）

1 引言

在红外图像处理领域，为了获取高质量成像，需要具备较高的数据带宽能力、更多的资源、更高的处理速度，如何在较小的尺寸、较低功耗条件下具备更高的图像处理性能，需要有针对性地研究高性能低功耗的硬件架构，同时需要针对硬件架构特点进行软件算法处理的适应性迭代升级［1～4］。

本文基于低成本、低功耗单FPGA（内嵌软核处理器）+LPDDR2的主图像处理架构，持续研究了高性能低功耗红外图像处理技术，主要包含硬件和软件两方面技术研究工作。硬件上需要设计高速、大容量、小尺寸、低功耗的高性能红外图像处理电路，软件上不仅需要实现640×512@200Hz的实时红外图像处理，包括非均匀校正、坏元处理、图像滤波、图像增强、灰度变换、Gamma校正等算法，还要进一步支持1280×1024甚至更高分辨率红外成像的实时红外图像处理功能［5～10］。

2 硬件设计

在整个硬件架构中，核心技术是高速数字信号处理电路。高性能小尺寸图像处理电路采用Altera公司的低功耗、低成本Cyclone V系列的FPGA芯片作为处理器，采用单FPGA+单LPDDR2的图像处理架构进行相关的图像处理工作，并辅以其它外围电路完成相应的功能［11～12］，高速数字信号处理电路原理如图1所示。

图1 高速数字信号处理电路原理框图

在硬件电路设计上，本文采用基于Cyclone V+LPDDR2的全新图像处理技术构架，需平衡高性能与低功耗的矛盾，要做好LPDDR2+FPGA的技术设计，因LPDDR2访问频率可达数百兆，要特别注意信号线等长、传输匹配、屏蔽干扰等技术细节［13～14］。……