并行頻域OCT圖像預(yù)處理系統(tǒng)的DSP硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　·FLASH電路
　　BF561具有4種外部存儲(chǔ)器的自主引導(dǎo)方式，如表1所示。本系統(tǒng)選用第二種方式，從16位FLASH進(jìn)行自主引導(dǎo)。BF561 具有的異步存儲(chǔ)控制器可以通過(guò)編程與多達(dá)4個(gè)BANK的FLASH連接，每個(gè)BANK的容量最多可達(dá)64MB。FLASH選擇1MB容量的AM29LV800D。設(shè)定在BF561異步存儲(chǔ)空間的BANK0上，地址范圍為0x20000000～0x20100000。

表1 引導(dǎo)模式設(shè)定

　　視頻采集解碼電路

　　視頻采集解碼電路包括攝像機(jī)和視頻解碼電路。攝像機(jī)選用敏通公司的MTV-13V5H黑白攝像機(jī)，具有44萬(wàn)有效像素，光譜響應(yīng)范圍為500nm~1100nm，PAL制式視頻輸出，速度為25fps。

　　視頻解碼芯片選用集成了10位ADC的增強(qiáng)型視頻解碼器ADV7183，它能夠?qū)z像機(jī)輸出的PAL制模擬視頻基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成16位 ITU-R 656的YUV型4:2:2視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入模擬視頻信號(hào)的亮度色度分離、采樣。BF561與ADV7183的接口電路如圖4所示：BF561將ADV7183輸出的8位亮度信息通過(guò)PPI0口輸入。PF0口與PF1口分別為I2C接口的串行時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)接口。PF2口與PF13口分別為控制使能和重置ADV7183的端口，PPI1 SYNC1口與PPI1 SYNC2口分別為YUV像素?cái)?shù)據(jù)的行同步信號(hào)和垂直同步信號(hào)的輸入端口。

圖4  BF561與ADV7183的接口電路

　　視頻編碼顯示電路

　　視頻編碼顯示電路由視頻編碼芯片和顯示器組成。視頻編碼芯片選用集成了10位高品質(zhì)視頻DAC的ADV7179，它可將兼容ITU-656標(biāo)準(zhǔn)的8/16位YCrCb型4:2:2數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的NTSC、PAL等制式的模擬視頻信號(hào)。本系統(tǒng)選用DAC_B作為輸出口，將BF561輸出的經(jīng)過(guò)處理的8位灰度信號(hào)轉(zhuǎn)化為PAL制式視頻信號(hào)輸出至顯示器上顯示。BF561與ADV7179的接口電路如圖5所示：PPI1口為8位灰度信息輸出口，PF0口與PF1口分別為IC接口的串行時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)端口。PF14口為控制重置ADV7179的端口。PPI0 SYNC1控制YUV像素?cái)?shù)據(jù)的行同步信號(hào)，PPI0 SYNC1控制YUV像素?cái)?shù)據(jù)的垂直同步信號(hào)。

圖5  BF561與ADSP7179的接口電路

視頻輸入同步控制

　　系統(tǒng)視頻輸入同步的控制通過(guò)BF561查詢(xún)PPI口狀態(tài)寄存器的FT_ERR位實(shí)現(xiàn)，從而省略了BF561對(duì)攝像機(jī)的控制電路。FT_ERR位為ITU-R656視頻軌跡錯(cuò)誤標(biāo)志位，根據(jù)PPI0口輸入視頻信號(hào)中的控制字判斷是否同步而進(jìn)行清零或置位。圖6所示為ITU-R656 視頻數(shù)據(jù)輸入的三種模式：① 整場(chǎng)模式：包括活動(dòng)視頻、控制字節(jié)序列和輔助數(shù)據(jù)；② 活動(dòng)視頻模式：只包含活動(dòng)視頻信號(hào)信息；③ VBI模式：只包括控制字節(jié)序列和輔助數(shù)據(jù)。其中①與③輸入模式影響FT_ERR標(biāo)志位，可用于視頻輸入同步的判斷。

① 整場(chǎng)模式                     ②活動(dòng)視頻模式                    ③VBI模式

圖6   ITU-R656 視頻數(shù)據(jù)的三種輸入模式

　　系統(tǒng)開(kāi)始以VBI模式輸入用于BF561與攝像機(jī)同步的判斷及調(diào)整，當(dāng)實(shí)現(xiàn)視頻同步后通過(guò)活動(dòng)視頻模式輸入系統(tǒng)需要的視頻信息。初始化程序如下：

　　InitVBI_PPI0();  //VBI模式輸入初始化
　　Enable_PPI0();  // PPI0口輸入允許
　　if (*pPPI0_STATUS & FT_ERR)         //
  判斷幀軌跡錯(cuò)誤
　　{*pPPI0_STATUS &= ~FT_ERR;        //
  清幀軌跡錯(cuò)誤標(biāo)志
　　Disable_PPI0();         // PPI0口輸入禁止
　　InitVBI _PPI0();  //VBI模式輸入初始化
　　Enable_PPI0();     // PPI0口輸入允許
 }
　　Disable_PPI0();     //PPI0口輸入禁止
　　Init_PPI0();          //活動(dòng)視頻模式輸入
          初始化
　　Enable_PPI0();      // PPI0口輸入允許

結(jié)語(yǔ)

　　本文設(shè)計(jì)了基于ADSP-BF561的并行頻域OCT圖像預(yù)處理系統(tǒng)硬件平臺(tái)。對(duì)通過(guò)該硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)出的并行頻域OCT圖像預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，處理一幀圖像的時(shí)間約為9 ms，而同樣的圖像在CPU為Inter 2.4GHz的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理需要時(shí)間為43ms，故該系統(tǒng)提高了處理速度。而且圖像分辨率與精度都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化。證明該方案可行，是對(duì)并行頻域OCT成像理想的硬件平臺(tái)。

參考文獻(xiàn):

　　1.  Tomlins P H, Wang R K Theory, Developments and applications of optical coherence tomography [J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2005,38 (15) :2519 - 2535 .
　　2.  吳開(kāi)杰、李剛，OCT系統(tǒng)對(duì)單層散射組織的有效探測(cè)深度，天津大學(xué)學(xué)報(bào),2005,38(8):706-710.
　　3.  李剛、任釗、吳開(kāi)杰等，Parallel spectral-domain optical coherence tomography for non-scattering object imaging，天津大學(xué)學(xué)報(bào)(英),2007, 13(2), 107-112.
　　4.  李剛、任釗、林凌等，高速線(xiàn)掃描OCT的可行性與光學(xué)成像特性的研究，中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào),2007,26(1):89-93.
　　5.  馬振鶴、王瑞康、張帆等，快速高分辨率的頻譜光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)研究，納米技術(shù)與精密工程，2005,3(3):232-235.
　　6.  鄭羽、李剛、任釗等，基于全量程的復(fù)譜頻域OCT系統(tǒng)，天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,10(19):1247-1251.
　　7.  ADSP-BF561 Blackfin Processor Hardware Reference，AD Inc.,2007.
　　8.  陳峰，Blackfin系列DSP原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，2004