基于DSP芯片TMS320C6418的成像制導仿真系統(tǒng)設計

　　1 成像制導仿真系統(tǒng)設計

　　1.1 系統(tǒng)的組成

　　為了能夠實現(xiàn)仿真圖像的實時顯示，在設計DSP視頻生成系統(tǒng)時，DSP的選擇該系統(tǒng)設計的關鍵，為此這里選用TMS320C6418型DSP。以TMS320C6418為核心的圖像生成仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)原理框圖，如圖1所示。

　　1.2 系統(tǒng)工作原理

　　系統(tǒng)初始化時通過DSP將素材圖像送入存儲器SDRAM等待DSP處理，再由FPGA產(chǎn)生的行同步、場同步信號的控制下將處理后的圖像數(shù)據(jù)通過DsP的EDMA通道送入FPGA的RAM中，在FPGA產(chǎn)生復合同步信號和復合消隱信號的控制下圖像數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉換后，合成為標準的模擬視頻信號。

　　1.3 基于DSP的系統(tǒng)硬件特性

　　DSP處理系統(tǒng)實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的處理，是整個系統(tǒng)的核心。它由DSP器件TMS320C6418、圖像存儲器SDRAM、程序存儲器Flash構成。

　　TMS320C6418通過外部存儲器接口(EMIF)與SDRAM、Flash和FPGA連接，構成典型的嵌入式DSP應用系統(tǒng)。TMS320C6418是TI公司新推出的TMS320C64xx系列的一種，主要特點為：片內(nèi)512K字節(jié)RAM;操作速度高達600MHz;支持多種外部存儲器接口，包括SRAM，SDRAM，RAOM，F(xiàn)IF-0;增強的EDMA控制器，有64個EDMA通道。

　　在實時圖像數(shù)字處理器中，采用SDRAM存儲圖像數(shù)據(jù)有2個優(yōu)點：一是速度高，存取時間可達8 ns;二是單片容量大，有利于減少圖像處理系統(tǒng)的體積。

　　對于DSP處理系統(tǒng)，必須擴充片外程序存儲器，這里選用的是Flash存儲器。TMS320C6418的RAM(L2)容量達到512 KB，而DSP系統(tǒng)的應用程序通常不是特別大，因此，在系統(tǒng)上電以后將使用的程序裝載到L2中，這樣可以提高程序的訪問速度。

　　1.4 基于DSP的系統(tǒng)成像制導仿真圖像生成軟件

　　1)DSP初始化程序 完成上電復位以后的初始化工作，主要包括對外部存儲器件SDRAM、Flash的配置和初始化及將素材圖像數(shù)據(jù)搬入SDRA-M。

　　2)DSP系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)的傳輸程序 在圖像生成中存在大量的數(shù)據(jù)傳輸，包括：目標和背景數(shù)據(jù)傳輸，以實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的融合處理;SDRAM與DSP內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)傳輸，以實現(xiàn)目標提取的處理;SDRAM與FPGA的RAM的數(shù)據(jù)傳輸，以實現(xiàn)視頻圖像的實時顯示。

　　3)圖像處理程序 根據(jù)圖像的特點選擇合適的圖像處理算法，提取目標，給控制端提供脫靶量，以實現(xiàn)圖像的閉環(huán)跟蹤。

　　4)制導控制程序 根據(jù)外部輸入的輸入條件，即跟蹤、掃描等命令，使其能夠模擬導引頭工作時真實場景的動態(tài)變化。

　　2 成像制導仿真圖像生成關鍵技術

　　2.1 背景和目標的模型建立

　　目標是指軍事武器作戰(zhàn)的對象物，而背景是除目標之外的一切空間物質(zhì)。目標與背景是相對的，同一物體有時可以成為目標，有時也可以是背景。對于成像制導而言，根據(jù)目標與背景所在地理位置高度或性質(zhì)的不同，可把目標與背景分成3類：空中目標與天空背景、海面目標與海洋背景、地面目標與地物背景。

　　背景圖像的生成可以使用形狀規(guī)則的矩形光柵圖像，例如帶有天空和地面的*.bmp位圖圖像。在某些特定的場景中還需要花、草、樹、汽車、房屋等不規(guī)則形狀的目標光柵圖像，例如要在已有的場景中生成一顆大樹，如何才能透過樹葉和枝桿的縫隙看到后面的景物。這在DSP中沒有專門的函數(shù)來進行處理。但可采用以下方法實現(xiàn)：

　　1)首先用3DMAX軟件生成所需要的花、草、汽車等，生成文件為*.BMP位圖文件格式，用PHOTOSHOP軟件將感興趣的圖像將其對比度、亮度加以調(diào)整。將其位圖圖像做成矩形，便于DSP算法處理。

　　2)背景與目標的融合，確定目標的位置后，需要把背景和目標融合起來。但是由于背景與目標之間存在亮度差，如果簡單地重疊，就會出現(xiàn)明顯的縫隙。為了達到無縫融合，把背景與目標重合區(qū)域的邊緣按一定的加權值合成為新的邊緣。

　　式中，Inew為合成的新的邊緣圖像，I1和I2為目標與背景重疊區(qū)域的邊緣圖像，w為加權系數(shù)。

　　設重疊邊緣區(qū)域的寬度為d，那么拼接的圖像，I1隨著向I2的過渡，w由0→1，增量為1/d呈線性變化。該算法實現(xiàn)了目標與背景邊緣的均勻過渡，達到很好圖像無縫融合的效果。

　　3)對生成的圖像進行濾波處理。

　　2.2 素材圖像數(shù)據(jù)的生成

　　各種各樣的背景圖像和目標圖像存放在存儲器中，這就要將所取得素材轉換成數(shù)字圖像然后通過燒寫程序將這些素材通過DSP燒寫到存儲器中。

　　1)將素材用軟件轉換成TI CCStudio調(diào)試軟件能夠識別的數(shù)據(jù)格式。具體格式如圖2所示。