基于HI3559V200的紅外和可見光融合系統設計

甘威

摘要：為了適應不同的偵查環境，本文研究分析了一種基于海思HI3559V200的低功耗紅外和可見光融合系統，既可單獨顯示紅外或者可見光圖像，也可顯示二者融合圖像。使用該方案設計的系統成像效果優秀，國產化程度高，功耗低，具有很強的實用性。

關鍵詞：紅外;可見光;系統設計

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0173-01

0 引言

紅外圖像表現物體表面溫度分部狀態，能夠在夜間區分目標和背景，可見光是物體反射可見光所成的像，能夠提供高分辨率和清晰度的細節圖像。由于成像原理不同，兩種圖像較好的互補了目標場景信息，因此設計一套具備單紅外、單可見光、紅外可見光融合的系統更適用于不同的偵查環境[1，2]。

1 系統方案

本系統的結構框圖如圖1所示，整個系統分為3個部分，分別為：傳感器部分，主控部分，顯示部分。

傳感器部分分為紅外機芯和可見光CMOS傳感器。紅外機芯選用瑞創微納的MicroII640P組件，其探測器為12um的非制冷紅外焦平面探測器，分辨率為640*512，典型功耗1.3W。可見光CMOS傳感器選擇索尼的imx274，支持4k輸出。主控部分選用海思的HI3559 V200作為主芯片，具備3840*2160@60fps的編解碼能力，可以同時采集二路sensor數據，支持多種外部接口，搭配外部電路，可實現本系統設計所要求的全部功能，其典型功耗為1W。接口部分包括OLED顯示接口，HDMI接口，GPIO接口，SD卡接口，串口、無線接口等。顯示采用國產高清OLED（分辨率為1280*1024）。HDMI接口用作外接視頻顯示。SD卡用于存儲擴展，確保系統的大容量存儲。串口用來與北斗等外設通信。無線接口用來傳輸實時視頻。

2 關鍵技術

本系統使用的紅外與可見光融合算法采用基于多尺度變換的方法，包括如步驟：（1）采集紅外與可見光通道數據，分別進行預處理;（2）對預處理好的圖像進行配準，以使二者成像視場趨于一致，為了獲得更好的配準效果，需要在結構上盡量保證配準準確;（3）利用對比度金字塔分解的方法對配準圖像進行融合處理，生成融合圖像。

HI3559V200處理器支持三種啟動方式： SPI NOR Flash、SPI NAND Flash 或 eMMC，因為eMMC的兼容性好、速度快、容量大，本設計中采用eMMC，啟動前把啟動配置引腳配置成eMMC啟動。本設計需要同時采集二路數據，紅外通道通過LVDS采集，原始分辨率為640*512，利用視頻圖形系統VGS，將其放大到1280*1024。在可見光采集的驅動中添加1280*1024分辨率的支持，將二路數據的采集大小均設置為1280*1024。本設計將USB WiFi模塊配置為無線接入點（AP模式），允許其他設備接入，不需要路由器，用戶使用無線智能終端連接即可顯示圖像。

用戶程序使用海思的媒體處理軟件平臺MPP構建，該平臺對應用軟件屏蔽了芯片相關的復雜的底層處理，并對應用軟件直接提供MPI接口完成相應功能。VI模塊捕獲視頻圖像，可對其做縮放，輸出1280*1024圖像數據。解碼模塊對編碼后的視頻碼流進行解碼，并將解析后的圖像數據送VPSS進行圖像處理，再送VO顯示。VPSS模塊接收VI和解碼模塊發送過來的圖像，用于視頻預覽、編碼，同時在此模塊中，可以實現圖像算法，紅外與可見光融合即在此處完成。VO模塊接收VPSS 處理后的輸出圖像，可進行播放控制等處理，疊加用戶通過Region模塊設置的OSD圖像，顯示畫面分割線、時間等信息，包括菜單、進度條等GUI界面，最后按照配置輸出給外圍視頻設備。

3 系統運行結果

本系統在室外成像，顯示效果如圖2、3、4所示。主要性能指標：功耗 4W;焦距 40mm;NETD≤50mK;視場角 16*13°;幀頻 30Hz;出瞳距離 16mm;外形尺寸 175*125*68mm;工作溫度-40-65℃。

4 結語

基于HI3559V200的紅外和可見光融合系統國產化程度高、功耗低、實用性強。但是本系統還不夠智能化，隨著海思更強芯片的推出，有更多人工智能算法實現，將極大拓展行業應用。基于海思芯片的紅外成像處理平臺將成為行業的一個重要發展方向。

參考文獻

[1] 祝清瑞，湯心溢，李爭，等.基于全可編程SOC的高速紅外成像系統設計研究[J].激光與紅外，2016（12）：1491-1495.

[2] 劉智嘉，賈鵬，夏寅輝，等.基于紅外與可見光圖像融合技術發展與性能評價[J].激光與紅外，2019（5）：633-640.