高清强光抑制红外摄像机设计

摘要

随着生活水平的提高，消费电子在人的日常生活中更加普及，多功能摄像机、照相机作为消费电子的一部分，逐渐走如我们的生活，让我们的生活更加精彩。为了能在低照度或者强光背景下获得高清晰视频，设计了高清强光抑制红外摄像机。
　　 本文依照摄像机的构造和视频流的处理顺序，逐步分模块进行设计，主要分为视频采集模块，视频处理模块和视频输出模块，依据各个模块的特点进行了硬件设计、驱动程序开发和视频图像算法分析和设计，提出了新的强光抑制算法，在多幅不同曝光的图像中，依据相机响应曲线，选择最佳像素块，并进行像素合成组成一幅反应多种曝光效果的新的图像。
　　 本文硬件设计部分，设计了在自然环境中捕获视频的摄像头，添加了红外灯，当外界照度低于相机设定的值时，控制相机开启红外灯，同时关闭红外滤光片，进行红外视频的拍摄。视频图像处理部分，根据OMAP3530开发板和设计的需求，进行改造，保留了设计中需要的模块，删去了不必要的部分，组成了一个适合自己需要的硬件开发平台。硬件平台以OMAP3530为核心，因为这款处理器具有低功耗、高性能的特点，结合了运算能力强的DSP核与具有较强控制功能的ARM处理器，提高了系统集成度、降低了系统设计成本。设计中，采用了逐步扩展的模块化设计方法，设计了Flash存储模块，电源模块，控制模块，USB接口，UART接口模块等，为以后的开发提供了很好的参考。
　　 设计的软件部分，在OMAP3530开发平台移植操作系统，上移植图像处理算法，首先搭建硬件平台和软件平台，然后移植Linux操作系统和DSP/BIOS系统，编写相应的驱动程序，并在此操作系统下移植图像算法，完成图像采集，图像处理的嵌入式程序，并给出了相应的实现步骤。在Linux操作系统下进行设备管理和文件管理，引导启动DSP/BIOS系统，借助DSP/BIOS完成图像处理预处理算法，如图像滤波、锐化、灰度变换等，强光抑制算法，图像编码等功能。强光抑制算法设计部分，基于相机响应曲线选择效果好的像素块合成新图像，扩展了图像的动态范围，使亮暗细节都能很清楚的显示出来。

目录

声明

术语符号说明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景、目的和意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 论文主要研究内容和组织结构

1．4 论文组织结构

1．5 本章小结

第二章 高清强光抑制红外摄像机总体方案设计

2．1 系统性能的需求分析

2．2 高清强光抑制红外摄像机功能设计

2．3 高清强光抑制红外摄像机总体结构设计

2．4 本章小结

第三章 高清强光抑制红外摄像机硬件设计

3．1 高清强光抑制红外摄像机视频图像采集模块设计

3．1．1 光学镜头系统设计

3．1．2 红外灯系统设计

3．1．3 图像传感器选择

3．1．4 视频采集模块电路设计

3．2 高清强光抑制红外摄像机视频图像处理模块设计

3．2．1 OMAP3530微处理器

3．2．2 存储系统模块设计

3．2．3 接口电路设计

3．2．4 电源设计

3．3 高速PCB板设计

3．3．1 布局

3．3．2 布线

3．4 本章小结

第四章 高清强光抑制红外摄像机软件设计

4．1 LINUX操作系统分析

4．1．1 Linux内核发展与演变

4．1．2 Linux内核结构分析

4．2 嵌入式Linux操作系统在OMAP3530平台上的移植

4．2．1 嵌入式Linux开发环境搭建

4．2．2 Linux设备驱动程序编写

4．3 DSP／BIOS操作系统

4．4 本章小结

第五章 高清强光抑制红外摄像机算法设计

5．1 DSP端数字图像预处理处理算法

5．1．1 图像灰度变换

5．1．2 直方图处理

5．1．3 图像滤波算法

5．1．4 图像锐化算法

5．1．5 自适应白平衡调节算法

5．2 强光抑制算法研究

5．2．1 线性扩展算法进行强光抑制

5．2．2 基于相机响应函数的强光抑制算法

5．3 本章小结

第六章 结束语

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

附录