并行频域OCT图像预处理系统的DSP硬件平台设计与实现

　　·FLASH电路
　　BF561具有4种外部存储器的自主引导方式，如表1所示。本系统选用第二种方式，从16位FLASH进行自主引导。BF561 具有的异步存储控制器可以通过编程与多达4个BANK的FLASH连接，每个BANK的容量最多可达64MB。FLASH选择1MB容量的AM29LV800D。设定在BF561异步存储空间的BANK0上，地址范围为0x20000000～0x20100000。

表1 引导模式设定

　　视频采集解码电路

　　视频采集解码电路包括摄像机和视频解码电路。摄像机选用敏通公司的MTV-13V5H黑白摄像机，具有44万有效像素，光谱响应范围为500nm~1100nm，PAL制式视频输出，速度为25fps。

　　视频解码芯片选用集成了10位ADC的增强型视频解码器ADV7183，它能够将摄像机输出的PAL制模拟视频基带信号转换成16位 ITU-R 656的YUV型4:2:2视频数据，实现对输入模拟视频信号的亮度色度分离、采样。BF561与ADV7183的接口电路如图4所示：BF561将ADV7183输出的8位亮度信息通过PPI0口输入。PF0口与PF1口分别为I2C接口的串行时钟和串行数据接口。PF2口与PF13口分别为控制使能和重置ADV7183的端口，PPI1 SYNC1口与PPI1 SYNC2口分别为YUV像素数据的行同步信号和垂直同步信号的输入端口。

图4 BF561与ADV7183的接口电路

　　视频编码显示电路

　　视频编码显示电路由视频编码芯片和显示器组成。视频编码芯片选用集成了10位高品质视频DAC的ADV7179，它可将兼容ITU-656标准的8/16位YCrCb型4:2:2数字视频数据转换成兼容国际标准的NTSC、PAL等制式的模拟视频信号。本系统选用DAC_B作为输出口，将BF561输出的经过处理的8位灰度信号转化为PAL制式视频信号输出至显示器上显示。BF561与ADV7179的接口电路如图5所示：PPI1口为8位灰度信息输出口，PF0口与PF1口分别为IC接口的串行时钟和串行数据端口。PF14口为控制重置ADV7179的端口。PPI0 SYNC1控制YUV像素数据的行同步信号，PPI0 SYNC1控制YUV像素数据的垂直同步信号。

图5 BF561与ADSP7179的接口电路

视频输入同步控制

　　系统视频输入同步的控制通过BF561查询PPI口状态寄存器的FT_ERR位实现，从而省略了BF561对摄像机的控制电路。FT_ERR位为ITU-R656视频轨迹错误标志位，根据PPI0口输入视频信号中的控制字判断是否同步而进行清零或置位。图6所示为ITU-R656 视频数据输入的三种模式：① 整场模式：包括活动视频、控制字节序列和辅助数据；② 活动视频模式：只包含活动视频信号信息；③ VBI模式：只包括控制字节序列和辅助数据。其中①与③输入模式影响FT_ERR标志位，可用于视频输入同步的判断。

① 整场模式 ②活动视频模式 ③VBI模式

图6 ITU-R656 视频数据的三种输入模式

　　系统开始以VBI模式输入用于BF561与摄像机同步的判断及调整，当实现视频同步后通过活动视频模式输入系统需要的视频信息。初始化程序如下：

　　InitVBI_PPI0(); //VBI模式输入初始化
　　Enable_PPI0(); // PPI0口输入允许
　　if (*pPPI0_STATUS & FT_ERR) //
判断帧轨迹错误
　　{*pPPI0_STATUS &= ~FT_ERR; //
清帧轨迹错误标志
　　Disable_PPI0(); // PPI0口输入禁止
　　InitVBI _PPI0(); //VBI模式输入初始化
　　Enable_PPI0(); // PPI0口输入允许
}
　　Disable_PPI0(); //PPI0口输入禁止
　　Init_PPI0(); //活动视频模式输入
初始化
　　Enable_PPI0(); // PPI0口输入允许

结语

　　本文设计了基于ADSP-BF561的并行频域OCT图像预处理系统硬件平台。对通过该硬件平台开发出的并行频域OCT图像预处理系统进行实验，处理一帧图像的时间约为9 ms，而同样的图像在CPU为Inter 2.4GHz的计算机上进行处理需要时间为43ms，故该系统提高了处理速度。而且图像分辨率与精度都满足设计要求，且实现了系统的小型化。证明该方案可行，是对并行频域OCT成像理想的硬件平台。

参考文献:

　　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. 吴开杰、李刚，OCT系统对单层散射组织的有效探测深度，天津大学学报,2005,38(8):706-710.
　　3. 李刚、任钊、吴开杰等，Parallel spectral-domain optical coherence tomography for non-scattering object imaging，天津大学学报(英),2007, 13(2), 107-112.
　　4. 李刚、任钊、林凌等，高速线扫描OCT的可行性与光学成像特性的研究，中国生物医学工程学报,2007,26(1):89-93.
　　5. 马振鹤、王瑞康、张帆等，快速高分辨率的频谱光学相干层析成像系统研究，纳米技术与精密工程，2005,3(3):232-235.
　　6. 郑羽、李刚、任钊等，基于全量程的复谱频域OCT系统，天津大学学报，2006,10(19):1247-1251.
　　7. ADSP-BF561 Blackfin Processor Hardware Reference，AD Inc.,2007.
　　8. 陈峰，Blackfin系列DSP原理与系统设计，电子工业出版社，2004