基于DSP的视频火灾探测硬件研究(4)
1.4火灾图像监测技术的优势
图像是人类视觉的延伸，通过图像，可以迅速并准确地发现火灾。图像监测中视觉所接受的信息以光为传播媒介，保证了实时性；而且丰富直观的图像信息更为早期火灾的辨识和判断奠定了基础。图像监测技术具有以下优势：
1) 适用于多粉尘、高湿度的大面积室内场所；
2) 可以提供丰富直观的火灾信息；
3) 对火灾现象中的图像信息能够迅速做出反应；
4) 能够提高报警的准确度，减少漏报和误报。
对于一般物质如木制品等易燃物，早期火灾主要光谱特证在红外、红光及黄光范围，一般燃烧很难达到蓝光范围。通过摄像机摄取的影像，利用实时影像的多重判据，可实现火灾早期探测。
1.5 本章小结
本章阐述了火灾探测的重要意义，简述了大空间火灾的特性，以及针对于大空间或地下建筑时，传统火灾探测方法的局限性和火灾图像监测技术的优势，并分析了火灾火焰的图像特性，这将有助于火焰图像探测算法的研究。本课题本人主要负责硬件部分、软硬件的调试以及前期算法工作，并参与后期算法。
2 系统总体设计
视频火灾探测器整体框图如图1所示：
图1 系统框图
由上图可以看出，本方案采用了红外摄像头进行火灾视频数据采集，火灾图像处理板功能是对采集到的图像进行实时处理，并传送视频信号到显示装置，传送报警信号到报警装置。
红外摄像头即在普通摄像头前加红外滤光片，由于火焰燃烧的红外辐射主要集中于950nm-2000nm的波段，可见光的集中于380nm-780nm波段，所以采用750nm与950nm之间波长的滤光片，就可以有效的滤除掉可见光干扰源，而且可以保留下火焰。不仅提高了精度，而且简化了算法。
火灾图像处理板采用TMS320DM642作为图像处理的核心CPU。TMS320DM642是TI公司近来发布的新一代多媒体处理器，它基于其第二代高性能的VelociTI VLIW结构，适用于多种数字媒体应用，其强大的运算能力, 足以实现实时的视频图像等编解码算法。
针对视频火灾探测器的设计说明，通过硬件设计和算法设计两个方面来表现，具体设计过程如以下两章。
3 硬件设计
3.1 硬件总体结构设计
根据系统功能需求，设计方案如图2所示。系统以 DM642为核心，由 CCD红外摄像头采集图像数据，经视频解码器TVP5150芯片转换为BT．656格式的数字信号，送入 DM642进行处理，将处理后的视频图像写入输出帧缓冲 FIFO中，控制视频编码芯片 SAA7121将其转换为 PAL或 NTSC标准制式的模拟电视信号输出，另一方面通过一定的算法处理，提取出目标信息，同时，对采集的信息进行处理判别，并发出报警信号。
图2 硬件总体结构图
3.2 CPU
本系统的CPU采用TI公司推出的视频专用DSP TMS320DM642，它在C64x的基础上，增加了很多外围设备和接口。
TMS320DM642是C6000系列DSP的一个部分。为了满足视频和图象处理的需要，该系列DSP采用VeoloiTI体系结构。该DSP还采用高级超长指令字结构，使得在一个指令周期能够并行处理多条指令。处理器时钟频率高，具有500 MHz/600 MHz/720 MHz 三种时钟速率(本系统设计采用的时钟速率是600 MHz)。
TMS32ODM642共有三个视频口，每个视频口可采集2路8/10位视频。在B.T656和Y/C模式下，每个通道的视频FIFO会分成3个独立区域，分别存放Y，Cb，Cr数据。配合强大的EDMA，可实现视频流的高速转移。
TMS320DM642的EMIF是64bit，和同步内存高速直接相连，最大总线速度为133MHz。EMIF有四个片使能，能够支持64bit，32bit，16bti，8bti的外部器件。
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