本文介紹了一種基于雙TMS320VC5416處理器的實時圖像搜索跟蹤處理系統，詳細闡述了該系統的硬件設計思想，并結合一種跟蹤算法實例敘述了基于DSP的圖像搜索與跟蹤處理系統軟件設計的一般流程。該系統是一種優良的圖像處理平臺，具備良好的通用性，可以用來實現多種圖像處理算法。
　　1．引言
　　電視圖像跟蹤器是一種具有簡單智能的圖像跟蹤裝置，它能在比較復雜的背景中，按照標準的電視制式，逐場提取與分離視場內的運動目標，提取目標亮度與結構特征，測定目標中心對轉臺視軸的方位與俯仰角誤差。該跟蹤角誤差信息經變換后送到轉臺的伺服系統，驅動轉臺運動以保證被跟蹤的目標始終處于成像傳感器的視場中心，實現對目標的自動跟蹤。
　　由于需要逐場（20ms）處理視場中的數據，因此處理的數據量大、算法復雜度高，傳統的處理器一般不能滿足速度要求，本系統選擇美國TI公司TMS320C5416信號處理器為核心，實現了實時采集視場中的圖像數據并完成相應的圖像處理算法運算的任務。TMS320C5416主頻可達160MHz，片內總存儲空間為128M×16bit，是一款高性能低功耗通用數字信號處理芯片。該系統能處理50場/秒的，圖像分辨率可調的標準電視圖像信號。
　　2．系統硬件框圖
　　
　　圖1 系統硬件整體結構框圖
　　如圖1所示系統采用雙DSP＋CPLD構架，系統有兩路輸入，一路接數字視頻信號輸入，另外一路從攝像機輸入PAL制式的視頻信號。雙DSP中一個為主DSP，負責處理跟蹤算法以及與上位機通信，另外一個從DSP負責實時產生模擬高斯噪聲用以檢測各種噪聲條件下跟蹤算法的效果。兩個DSP之間通過一個共享雙口RAM或HPI進行通信。在場正程圖像數據存儲到圖像SRAM中， 主DSP在場逆程從圖像雙口RAM中讀取圖像數據到DSP內部，場正程開始時主DSP開始進行圖像處理算法，在下一場逆程主DSP將處理的結果以及相關數據寫入圖形顯示雙口RAM同時開始從SRAM讀入下一場數據，DSP處理完成以后在時序電路和視頻復合電路配合下將處理結果顯示到監視器上，完成實時圖像處理任務。
　　2.1 圖像采集模塊
　　圖像采集模塊的主要功能是獲取輸入視頻信號中的灰度數據和同步時鐘，它是后續處理的基準。系統采用同步分離和鎖相技術設計，采用分立元件。具體實現是信號從CCD出來后分為兩路，一路經同步分離同步分離器LM1881，輸出復合同步HS，場同步VS作為后面電路的控制信號，另一路經篏位和直流恢復，然后放大，將圖像信號調整到A/D轉換器的參考電壓范圍之內。對行同步信號進行鎖相倍頻即可得到像素時鐘信號，鎖相環芯片采用74HC4046。輸入視頻信號經鎖相環鎖相輸出系統象素時鐘提供給A/D變換器使用，得到數字圖像數據。
　　2.2 時序電路模塊
　　時序模塊主要由一片CPLD（Xilinx公司的95288XL）實現，包括鎖相計數、標準視頻行場信號生成、DSP的外接存儲器接口片選讀寫信號生成以及部分存儲器地址生成、實現圖形信號的并串轉換、用戶自定義I/O等。
　　2.3 通訊接口模塊
　　本系統用到一個異步串口接收PC發送的調試命令，并向PC返回運算結果。
　　5416提供的串口是一種同步串行接口，并不支持通用異步接收器/發送器（UART）標準，本系統使用MAXIM公司的MAX3100芯片實現同步串口到異步串口的轉換。5416使用FSR和FSX作為每次傳輸的同步信號， FSX作為MAX3100的選通信號。同步接收時鐘CLKR和同步發送時鐘CLKX在本系統中使用內部的時鐘源，并且把CLKX作為MAX3100的同步時鐘。系統中使用MAX3100的接收中斷作為DSP的外部中斷信號，通知DSP數據準備好，可以開始接收。