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摘要：对于汽车驾驶者而言，在夜晚和恶劣天气驾车时，能见度和可视距离都受到较大影响，当传统照明方式无法对前方路况进行合理照明的情况下，存在严重的交通安全隐患，这也是造成交通事故频发的主要原因。本文设计的车载夜视系统，可以满足提高车辆驾驶者在夜晚和恶劣天气影响下获得更好的视野范围，有效的提高主动预见力，避免道理交通安全事故的发生，保证道路行车安全。
关键词：红外夜视；DSP；FPGA；信号处理
1 设计方案
综合考虑红外夜视系统的实时性、稳定性、灵活性，以及系统本身软、硬件的复杂程度和系统制造成本的控制目标，拟采取如下几种系统设计备选方案进行比对参考。
1.1 集成化微控制器系统
集成化微控制器系统主要是指以单片机为核心搭载相应的控制电路的系统。优点是根据硬件要求，可以合理控制制造成本，具有良好的性价比；不足也很明显，数据运算及处理能力较弱，不能有效的满足系统实时性的要求。
1.2 以DSP 为核心的系统
DSP芯片的主要特点是数据运算速度快，数据处理功能全面，在结构优化的同时，包含加法和乘法的独立运算器，其良好的速度优势和专用的指令系统更适应实时数字信号处理的要求。
1.3 以FPGA为核心的系统
FPGA是Field Programmable Gated Array的英文缩写，即现场可编程门阵列，实在GAL、PAL、EPLD等可编程器件的基础上开发出的全新器件。以FPGA为核心的系统可以视为整体化硬件解决方案。该方案整合了高速的硬件和灵活的软件，充分满足了现场实时高速的系统要求。
而实际操作中，为保证图像采集实时处理的精度要求，往往会采取多系统并用的解决方案，例如以DSP+FPGA为核心的系统，其系统工作原理如图1 所示。在制造方面，两大核心部件的制造成本都很高昂，并且相应的软、硬件复杂程度也迅速攀升，这也成为改系统普及的阻碍。
[JZ][XCimage181.tif]
[BT6]图1 以DSP+FPGA为核心的系统工作原理
DSP是一种近年来新兴的微型数字信号处理电子器件。其特殊的算法和内部结构，使其在数字信号处理方面表现出突出的优越性能。正因如此，在现代数字信号处理技术的发展过程中，DSP在功能上也随之有了相应的提高和完善，甚至在数据信息的处理速度、处理实时性和软、硬件的稳定性等方面已经全面取代传统的PC机的功能而存在。
针对夜视系统对图像处理的快速、准确的要求，在采用DSP和FPGA相结合作为系统核心处理器的实现方案之下，还需要简单有效的算法来实现处理过程，只有这样，才能真正实现对红外图像的实时处理。本次系统设计基本结构如图2所示。由以下几个主要部分组成：AD转换电路，TEC温控电路，以DSP+FPGA为核心的实时图像信号处理电路，由SDRAM和FLASH共同组成的外部存储电路以及相应的显示器件。
[JZ][XCimage182.tif]
[BT6]图2 系统结构框图
2 系统功能及特点
参考车辆实际行驶过程中可能遇见的情况，本次设计的红外夜视系统具有以下功能：（1）全面、实时的读取并记录路况信息；（2）及时、准确的完成对路况信息的数据处理并显示图像。
结合上述系统主要功能，系统在数据运行及数据处理的过程中也表现出相应的突出的特点：（1）以DSP+FPGA为核心的系统，整合了两大核心的主要特点，性能合理分工，资源合理分配，全面保证系统的实时性、高效性。（2）结合系统核心部件的灵活性，在不进行较大范围的电路修改设计的前提下，进行功能扩展以及内部逻辑控制部件的重新编辑，以满足新的系统要求，从而有效控制了系统的开发、运营及制造成本。（3）提取FPGA的实时时序信号，结合DSP的图像增强算法，快速、全面、实时、有效的对所采集的数字图像信号进行处理、增强，并进行简明清晰的显示，实现有效的驾驶辅助功能，保证驾驶者的行车安全。
3 结语
随着可编程控制器的大规模核心技術发展，以DSP+FPGA为核心的数字图像信息处理系统的优势和发展必要性日趋明显。同时，伴随着汽车行业对安全需求的不断提高，车载红外夜视系统也逐步普及到各个车型。作为夜视系统的核心参数，图像显示质量和图像处理的实时性的要求也随之提高。本文设计的以DSP+FPGA为核心的图像处理系统，可以提高夜视系统的成像质量，同时弥补传统照明方式无法达到的可视距离，有效的降低夜间行车的安全隐患，为驾驶者保驾护航。
参考文献：
[1]白延柱，金伟其.光电成像原理与技术[J].北京：北京理工大学出版社，2006：396533.
[2]白秋果，李志刚，刘树亭.基于FPGA的实施图像预处理技术在汽车夜视系统中的应用[J].电子技术应用，2009（1）：5762.
[3]杨海刚，孙嘉斌，王慰.FPGA器件设计技术发展综述[J].电子与信息学报，2010（3）.
[4]金伟其，刘广荣，白延柱，等.夜视领域几个热点技术的进展及分析.光学技术，2005，31（3）：405509.
关键词：红外夜视；DSP；FPGA；信号处理
1 设计方案
综合考虑红外夜视系统的实时性、稳定性、灵活性，以及系统本身软、硬件的复杂程度和系统制造成本的控制目标，拟采取如下几种系统设计备选方案进行比对参考。
1.1 集成化微控制器系统
集成化微控制器系统主要是指以单片机为核心搭载相应的控制电路的系统。优点是根据硬件要求，可以合理控制制造成本，具有良好的性价比；不足也很明显，数据运算及处理能力较弱，不能有效的满足系统实时性的要求。
1.2 以DSP 为核心的系统
DSP芯片的主要特点是数据运算速度快，数据处理功能全面，在结构优化的同时，包含加法和乘法的独立运算器，其良好的速度优势和专用的指令系统更适应实时数字信号处理的要求。
1.3 以FPGA为核心的系统
FPGA是Field Programmable Gated Array的英文缩写，即现场可编程门阵列，实在GAL、PAL、EPLD等可编程器件的基础上开发出的全新器件。以FPGA为核心的系统可以视为整体化硬件解决方案。该方案整合了高速的硬件和灵活的软件，充分满足了现场实时高速的系统要求。
而实际操作中，为保证图像采集实时处理的精度要求，往往会采取多系统并用的解决方案，例如以DSP+FPGA为核心的系统，其系统工作原理如图1 所示。在制造方面，两大核心部件的制造成本都很高昂，并且相应的软、硬件复杂程度也迅速攀升，这也成为改系统普及的阻碍。
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[BT6]图1 以DSP+FPGA为核心的系统工作原理
DSP是一种近年来新兴的微型数字信号处理电子器件。其特殊的算法和内部结构，使其在数字信号处理方面表现出突出的优越性能。正因如此，在现代数字信号处理技术的发展过程中，DSP在功能上也随之有了相应的提高和完善，甚至在数据信息的处理速度、处理实时性和软、硬件的稳定性等方面已经全面取代传统的PC机的功能而存在。
针对夜视系统对图像处理的快速、准确的要求，在采用DSP和FPGA相结合作为系统核心处理器的实现方案之下，还需要简单有效的算法来实现处理过程，只有这样，才能真正实现对红外图像的实时处理。本次系统设计基本结构如图2所示。由以下几个主要部分组成：AD转换电路，TEC温控电路，以DSP+FPGA为核心的实时图像信号处理电路，由SDRAM和FLASH共同组成的外部存储电路以及相应的显示器件。
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[BT6]图2 系统结构框图
2 系统功能及特点
参考车辆实际行驶过程中可能遇见的情况，本次设计的红外夜视系统具有以下功能：（1）全面、实时的读取并记录路况信息；（2）及时、准确的完成对路况信息的数据处理并显示图像。
结合上述系统主要功能，系统在数据运行及数据处理的过程中也表现出相应的突出的特点：（1）以DSP+FPGA为核心的系统，整合了两大核心的主要特点，性能合理分工，资源合理分配，全面保证系统的实时性、高效性。（2）结合系统核心部件的灵活性，在不进行较大范围的电路修改设计的前提下，进行功能扩展以及内部逻辑控制部件的重新编辑，以满足新的系统要求，从而有效控制了系统的开发、运营及制造成本。（3）提取FPGA的实时时序信号，结合DSP的图像增强算法，快速、全面、实时、有效的对所采集的数字图像信号进行处理、增强，并进行简明清晰的显示，实现有效的驾驶辅助功能，保证驾驶者的行车安全。
3 结语
随着可编程控制器的大规模核心技術发展，以DSP+FPGA为核心的数字图像信息处理系统的优势和发展必要性日趋明显。同时，伴随着汽车行业对安全需求的不断提高，车载红外夜视系统也逐步普及到各个车型。作为夜视系统的核心参数，图像显示质量和图像处理的实时性的要求也随之提高。本文设计的以DSP+FPGA为核心的图像处理系统，可以提高夜视系统的成像质量，同时弥补传统照明方式无法达到的可视距离，有效的降低夜间行车的安全隐患，为驾驶者保驾护航。
参考文献：
[1]白延柱，金伟其.光电成像原理与技术[J].北京：北京理工大学出版社，2006：396533.
[2]白秋果，李志刚，刘树亭.基于FPGA的实施图像预处理技术在汽车夜视系统中的应用[J].电子技术应用，2009（1）：5762.
[3]杨海刚，孙嘉斌，王慰.FPGA器件设计技术发展综述[J].电子与信息学报，2010（3）.
[4]金伟其，刘广荣，白延柱，等.夜视领域几个热点技术的进展及分析.光学技术，2005，31（3）：405509.