基于fpga和arm雙處理器的可見光與紅外圖像融合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多光譜融合成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA和ARM雙處理器的可見光與紅外圖像融合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光與紅外圖像融合技術(shù)由于充分利用了紅外與可見光兩種成像技術(shù)的優(yōu)勢和互補性，有效的提高了目標探測的空間范圍和探測概率，己經(jīng)成為各國在軍事、民用領(lǐng)域的研究重點，在融合系統(tǒng)方面的研究工作取得了突破性進展。美國在該領(lǐng)域的研究處于領(lǐng)先地位，在歐洲，紅外與可見光圖像融合系統(tǒng)的研究緊隨美國其后。國內(nèi)目前也己有不少研究機構(gòu)與高校從事這一領(lǐng)域的研究與探索，但是融合技術(shù)也起步較晚，在系統(tǒng)實時性、小型化、低功耗和融合效果等方面還遠遠落后于歐美國家。
[0003]現(xiàn)有的可見/紅外融合成像處理系統(tǒng)大多是基于ARM，或者FPGA，或者DSP單處理器進行處理，但是這幾種單芯片解決方案都有各自的不足。ARM適合做后端處理器，具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，但是對于可見/紅外成像處理系統(tǒng)的時序驅(qū)動比較困難，經(jīng)常要借助額外的處理器。FPGA非常適用于融合成像系統(tǒng)的驅(qū)動前端，但其在圖像數(shù)據(jù)處理能力上還有待提高。對于簡單的圖像處理算法，往往要用大量的代碼來實現(xiàn);對于復(fù)雜的圖像處理算法，則很難用FPGA實現(xiàn)。DSP具有高速的數(shù)字信號處理能力，對于融合成像系統(tǒng)，DSP適合做后端來發(fā)揮其性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種基于FPGA和ARM雙處理器的可見光與紅外圖像融合裝置，在前端發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢，對裝置中的各模塊靈活驅(qū)動時序，進行成像;在后端發(fā)揮ARM的優(yōu)勢進行圖像處理，提高數(shù)據(jù)處理能力，最后兩者進行通信，協(xié)調(diào)完成整個成像工作，具有操作控制簡便、靈活的優(yōu)點，提高了適應(yīng)性和穩(wěn)定性。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于FPGA和ARM雙處理器的可見光與紅外圖像融合裝置，包括CCD攝像頭、穩(wěn)壓電源和電路板;其中，CCD攝像頭用于探測可見光圖像；電路板包括紅外焦平面模塊、TEC熱電制冷器模塊、電源接口混合板和核心處理板;紅外焦平面模塊用以探測紅外圖像;TEC熱電制冷器模塊用以控制紅外焦平面的工作溫度；電源接口混合板為其他部件提供工作電壓;核心處理板用以融合可見光圖像和紅外圖像。
[0006]較佳地，所述紅外焦平面模塊、TEC熱電制冷器模塊、電源接口混合板以及核心處理板以層疊結(jié)構(gòu)相連，紅外焦平面模塊與TEC熱電制冷器模塊通過排針連接，TEC熱電制冷器模塊、電源接口混合板以及核心處理板之間通過samtec接插件連接。
[0007]較佳地，所述電源接口混合板包括外部電源輸入口、第二視頻接口、第一解碼芯片、第二解碼芯片以及若干電源模塊;其中，為紅外焦平面模塊提供電壓的電源模塊采用LD0電源;第一解碼芯片用于把紅外圖像的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并傳給核心處理板中的FPGA;第二解碼芯片把可見光圖像模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并傳給核心處理板中的FPGA ο
[0008]較佳地，所述核心處理板包括FPGA、內(nèi)嵌于FPGA中的ARM、兩片DDR3 SDRAM模塊、編碼模塊，第一視頻口；FPGA用于時序驅(qū)動控制，并對可見光圖像和紅外圖像進行融合;ARM用于將圖像數(shù)據(jù)存儲在DDR3 SDRAM中，當兩路數(shù)字信號輸入到FPGA中時，ARM先把其中一路數(shù)字信號存儲在DDR3 SDRAM中進行數(shù)據(jù)預(yù)處理;FPGA讀取預(yù)處理后的數(shù)字信號，與另一路數(shù)字信號進行融合處理，將融合后的圖像信號制成PAL制格式傳給編碼模塊;編碼模塊將PAL制格式的圖像信號轉(zhuǎn)換成模擬信號送顯示器。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于，(1)結(jié)合了FPGA在前端的靈活驅(qū)動能力和ARM在后端的優(yōu)良的數(shù)據(jù)處理能力，ARM內(nèi)嵌在FPGA中的，F(xiàn)PGA和ARM在一個芯片上，與單FPGA+單ARM的電路相比，能減少很多外圍電路，減少電路板的尺寸，縮小系統(tǒng)體積；(2)采用四個電路板以接插件形式連接的層疊結(jié)構(gòu)，與在一個電路板中設(shè)計的結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、小型化的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明基于FPGA和ARM雙處理器的可見光與紅外圖像融合裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2是本發(fā)明中第一層板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中第二層板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明中第三層板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明中第四層板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]容易理解，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本發(fā)明基于FPGA和ARM雙處理器的可見光與紅外圖像融合裝置的多種實施方式。因此，以下【具體實施方式】和附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制或限定。
[0016]結(jié)合圖1，本發(fā)明包括CCD攝像頭26、顯示器25、穩(wěn)壓電源27和電路板，其中電路板包括紅外焦平面模塊、TEC熱電制冷器模塊、電源接口混合板和核心處理板。紅外焦平面模塊為本裝置的第一層板，用以探測紅外圖像信號;TEC熱電制冷器模塊為第二層板，緊貼紅外焦平面層，用以控制紅外焦平面的工作溫度，使紅外焦平面在恒定工作溫度下進行工作；電源接口混合板為第三層板，為其他三個模塊提供相應(yīng)的工作電壓，同時接收CCD攝像頭26探測到的可見光圖像信號；核心處理板為第四層板，用以處理紅外焦平面模塊探測到的紅外信號和CCD攝像頭26接收到的可見光信號，把兩者進行融合，最終通過核心處理板上的第一視頻接口 24將圖像實時顯示在顯示器25上。所述紅外焦平面模塊、TEC熱電制冷器模塊、電源接口混合板以及核心處理板以層疊結(jié)構(gòu)相連，紅外焦平面模塊和TEC熱電制冷器模塊通過排針2連接，其他各板之間通過samtec接插件連接，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和電氣連接。
[0017]結(jié)合圖2，紅外焦平面模塊包括紅外焦平面1和排針2，紅外焦平面1位于電路板中部，排針2分布在電路板兩側(cè)。排針2用于與TEC熱電制冷器模塊進行電氣連接。本實施例中紅外焦平面1使用的是GWIR 02 03 X1AD型非制冷紅外焦平面。
[0018]結(jié)合圖3，TEC熱電制冷器模塊包括排針2、第一接插件4和TEC芯片3。它與第一層通過排針2進行連接，與第三層通過第一接插件4進行連接。TEC芯片3使用ADN8830芯片，主要用于電壓補償和振蕩。
[0019]結(jié)合圖4，電源接口混