基于DM642的橋梁纜索表面缺陷圖像采集及傳輸系統(tǒng)設(shè)

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件是在TI公司提供的集成開發(fā)環(huán)境CCS下開發(fā)的。通過XDS510 USB2.0仿真器，將在PC上CCS環(huán)境下編寫、調(diào)試完成的程序燒入DM642的FLASH中，便可以在DM642上電后自動運(yùn)行執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)圖像的采集、處理與傳輸，達(dá)到缺陷檢測的目的。
本系統(tǒng)的主程序完成各種寄存器的初始化工作、實(shí)時(shí)采集并存儲攝像機(jī)傳送來的視頻圖像，經(jīng)過DM642的壓縮編碼，通過網(wǎng)口發(fā)送采集的圖像數(shù)據(jù)，通知CPLD繼續(xù)下一次采集直至檢測結(jié)束。軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

具體工作過程為：上電后系統(tǒng)程序自動從FLASH裝載到DSP的片內(nèi)RAM中，裝載完畢，DM642自動調(diào)用程序RAM中的代碼執(zhí)行。首先通過I²C總線對A/D芯片SAA7113的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在圖像采集控制電路(由CPLD實(shí)現(xiàn))的作用下，SAA7113按設(shè)定的工作參數(shù)獲取圖像(本系統(tǒng)設(shè)定的數(shù)據(jù)輸出流為BT656格式即：Y:U:V 4:2:2)，地址譯碼電路（由CPLD實(shí)現(xiàn)）將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)重新抽樣后存儲在片外數(shù)據(jù)存儲器SDRAM中，經(jīng)DM642實(shí)時(shí)壓縮處理后，通過網(wǎng)絡(luò)芯片接口，TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)降孛娴姆?wù)器（PC機(jī)）。PC機(jī)收到圖像信號后進(jìn)行圖像解碼，在屏幕上顯示并將其保存以供后續(xù)的圖像處理使用。不斷重復(fù)上述操作，直至檢測完成，便可實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)采集與傳輸。
2.2 圖像壓縮算法設(shè)計(jì)
視頻圖像只有通過壓縮后才能正確地通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。本系統(tǒng)的圖像壓縮采用H.263數(shù)字圖像壓縮算法，由信號處理器DM642來完成。H.263壓縮以幀內(nèi)變換與幀間預(yù)測相結(jié)合的混合編碼技術(shù)為核心，適合視頻流的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)化傳輸，比H.264算法成熟、穩(wěn)定，且實(shí)現(xiàn)簡單。
由于H.263壓縮標(biāo)準(zhǔn)只需要CIF格式(Y:U:V 4∶2∶0)的視頻圖像,故需將數(shù)字化的720×576 4∶2∶2的圖像抽樣為352×288 4∶2∶0的視頻圖像，再寫入SDRAM中。此工作由CPLD完成。重新抽樣完成后，再由DM642讀取SDRAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，輸出的視頻碼流經(jīng)網(wǎng)口傳輸?shù)絇C上。
本系統(tǒng)H.263壓縮編碼設(shè)計(jì)流程有：編碼參數(shù)設(shè)置，視頻數(shù)據(jù)輸入，幀內(nèi)編碼，幀間編碼，熵編碼和碼流輸出。編碼流程圖如圖5所示。

3 系統(tǒng)測試及試驗(yàn)結(jié)果
將檢測裝置裝在纜索機(jī)器人上，用交叉網(wǎng)線連接DM642以太網(wǎng)口與地面服務(wù)器(PC機(jī))，硬件連接完畢后，準(zhǔn)備測試。系統(tǒng)上電，隨著纜索機(jī)器人的爬升，3路CCD進(jìn)行圖像采集，經(jīng)DM642的壓縮處理后通過Internet傳輸?shù)絇C機(jī)上。PC機(jī)接收到圖像信號后，進(jìn)行圖像解碼，并在屏幕上顯示，完成一次圖像的壓縮與解壓縮過程。繼續(xù)采集下一次，直至完成檢測。
網(wǎng)絡(luò)上的用戶也可以直接在遠(yuǎn)端用IE瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的攝像機(jī)圖像，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
經(jīng)試驗(yàn)證明，本文介紹的基于DM642的纜索缺陷圖像采集及傳輸系統(tǒng)可以很好地完成纜索表面圖像的采集和網(wǎng)絡(luò)化傳輸功能，并在PC機(jī)上顯示，以供圖像處理，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。該系統(tǒng)具有一定的通用性和擴(kuò)展性，可用作串口、HPI接口、無線傳輸?shù)榷喾N傳輸方式的擴(kuò)展，同時(shí)也可用作其他目標(biāo)對象的缺陷檢測。