摘 要：本文在LabVIEW和NI-IMAQ Vision軟件平臺下，利用通用圖像采集卡開發(fā)一種圖像實時采集處理虛擬儀器系統(tǒng)。通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫驅(qū)動通用圖像采集卡完成圖像采集，采集圖像的幀速率達到25幀每秒。利用NI-IMAQ Vision視頻處理模塊，進行圖像處理，以完成光電探測器的標(biāo)定。該系統(tǒng)具有靈活性強、可靠性高、性價比高等優(yōu)點。

　　1.引言

　　美國國家儀器（NI）公司的虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW，使用圖形化編程語言編程，界面友好，簡單易學(xué)，配套的圖像處理軟件包能提供豐富的圖像處理與分析算法函數(shù)，極大地方便了用戶，使構(gòu)建圖像處理與分析系統(tǒng)容易、靈活、程序移植性好，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期。在推出應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)上，NI公司又推出了圖像采集卡，對于NI公司的圖像采集卡，可以直接使用采集卡自帶的驅(qū)動以及LabVIEW中的DAQ庫直接對端口進行操作。

　　但由于NI公司的圖像采集卡成本很高，大多用戶難以接受，因此硬件平臺往往采用通用圖像采集卡，軟件方面的圖像處理程序仍采用LabVIEW以及視頻處理模塊編寫。本文正是基于這樣的目的，提出了一種在LabVIEW環(huán)境下驅(qū)動通用圖像采集卡的方案，在TDS642EVM高速DSP視頻處理板卡的平臺下，完成實時圖像采集及處理。

　　在圖象處理的工作中主要完成對CCD光電探測器的輻射標(biāo)定。由于探測器在自然環(huán)境下獲取圖像時，會受到來自大氣干擾，自身暗電流，熱噪聲等影響，使CCD像元所輸出信號的數(shù)值量化值與實際探測目標(biāo)輻射亮度之間存在差異，所以要得到目標(biāo)的精確圖像就必須對探測器進行輻射標(biāo)定。

　　2.圖像采集卡簡介

　　聞亭公司TDS642EVM（簡稱642）多路實時視頻處理板卡是基于DSP TMS320DM642芯片設(shè)計的*估開發(fā)板。計算能力可達到4Gips，板上的視頻接口和視頻編解碼芯片Philips SAA7115H相連,實現(xiàn)實時多路視頻圖像采集功能,支持多種PAL,NTSC和SECAM視頻標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)通過642的PCI接口與主機進行數(shù)據(jù)交換。PCI支持“即插即用（PnP）”自動配置功能，使圖像采集板的配置變得更加方便，其一切資源需求的設(shè)置工作在系統(tǒng)初啟時交由BIOS處理， 無需用戶進行繁瑣的開關(guān)與跳線操作。PCI接口的海量數(shù)據(jù)吞吐,為其完成實時圖像采集和處理提供保證。

　　3.系統(tǒng)組成及工作原理

圖1. 圖像采集及實時處理系統(tǒng)框圖

　　圖像采集的過程也就是圖像采集板卡對來自CCD的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號（PAL制式）進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程，將量化后的數(shù)據(jù)通過PCI總線傳入計算機內(nèi)存,然后通過編制的應(yīng)用程序讀取顯示。

　　如圖1所示, 彩色CCD相機輸出的視頻模擬信號經(jīng)解碼器SAA7115轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸入到642芯片中, 642將處理好的實時數(shù)字圖像信號輸出到編碼器, 由編碼器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的PAL制式Y(jié)CbCr視頻信號輸出到LCD上, 與此同時, 輸出的Y-Cb-Cr格式數(shù)字視頻信號經(jīng)過視頻端口的內(nèi)部FIFO緩沖后，由642通過EDMA將數(shù)據(jù)傳送到片外同步動態(tài)存儲器芯片SDRAM中，其中包括四組數(shù)據(jù)，分別是Sem_標(biāo)志變量（8bit）;Y: Cb: Cr（4:1:1）圖像信號：Y（720＊574＊8bit）數(shù)組，Cb（360＊287＊8bit）數(shù)組，Cr（360＊287＊8bit）數(shù)組，分別存儲在SDRAM中的0x80003804，0x8102E000，0x81092E80，0x810AC280地址，以供應(yīng)用程序使用。

　　視頻采集應(yīng)用程序由LabVIEW編制完成。在需要進行圖像采集時，LabVIEW發(fā)送讀取SDRAM中存儲的YCbCr格式圖像數(shù)據(jù)的請求，642獲得請求后，開始采集圖像并將采集到的YCbCr數(shù)值存儲到相應(yīng)的內(nèi)存地址，在642完成整一幀的圖像采集之后，將SDRAM中的標(biāo)志變量Sem設(shè)定為0，LabVIEW在這個過程中循環(huán)讀取標(biāo)志變量的值，當(dāng)為0時，則從SDRAM中獲得圖像數(shù)據(jù)，也就是Y， Cb， Cr三個數(shù)組的數(shù)據(jù)，然后將其轉(zhuǎn)化為LabVIEW能夠顯示的標(biāo)準(zhǔn)RGB格式輸出該圖像。