資料介紹
目前,交通監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)大多以緊急報(bào)警、車輛定位與語(yǔ)音通信為主,圖像方面的應(yīng)用不多。本文正是基于這樣的考慮,設(shè)計(jì)了車輛圖像采集與處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集車后方的圖像信息,實(shí)時(shí)地傳送給前方的顯示屏顯示,司機(jī)可通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)觀測(cè)后方路面及車輛狀況,倒車時(shí)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)后方障礙物及行人,安全避讓。
實(shí)時(shí)圖像采集處理系統(tǒng)的組成及工作原理
本系統(tǒng)由模擬攝像頭采集視頻數(shù)據(jù),通過(guò)視頻解碼芯片將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)。CPLD 作為采樣控制器,完成數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和時(shí)序控制。本設(shè)計(jì)選用 TMS320C6416 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理。具體組成如圖 1 所示。
視頻采集模塊
圖像的輸入由模擬攝像頭完成(本系統(tǒng)選用黑白攝像頭)。攝像頭輸出為標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS),該信號(hào)必須經(jīng)過(guò)視頻解碼和 A/D 變換后進(jìn)入數(shù)字系統(tǒng)才有效。由于模擬視頻信號(hào)非常復(fù)雜,除了包含圖像信號(hào)之外,還包括行同步信號(hào)、行消隱信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、場(chǎng)消隱信號(hào)等。因而,對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換的電路非常復(fù)雜。本設(shè)計(jì)選用 TI 公司的視頻解碼芯片 TVP5146 完成從模擬到數(shù)字視頻的轉(zhuǎn)換。TVP5146 允許 10 路模擬視頻輸入,具有 4 路 10bit 30MSPS A/D 轉(zhuǎn)換器;場(chǎng)同步信號(hào) VS,行同步信號(hào) HS,奇偶場(chǎng)信號(hào) FID,時(shí)鐘輸出信號(hào) DATACLK 等都由引腳直接引出,省去同步時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)。
基于 DSP 的圖像處理模塊
實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成大量圖像數(shù)據(jù)的處理。只有圖像處理系統(tǒng)的處理速度達(dá)到每秒 25 幀以上時(shí)才能達(dá)到實(shí)時(shí)的效果,所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,處理器是關(guān)鍵,要求處理器運(yùn)算速度快、實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng),并且還具有高速的存儲(chǔ)器及 I/O 存取能力。本設(shè)計(jì)選用 TMS3206416DSK 作為視頻信號(hào)處理系統(tǒng)。TMS3206416DSK 是一個(gè)低成本的開發(fā)平臺(tái),用戶可以根據(jù)功能需要擴(kuò)展硬件設(shè)計(jì),便于硬件開發(fā),縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。
CPLD 控制模塊
TMS320C6416DSK 板上含有一片 CPLD,它主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯控制和存儲(chǔ)器地址解碼功能。本設(shè)計(jì)仍需一片 CPLD 完成視頻存儲(chǔ)及顯示的時(shí)序控制,選用 Altera 公司的 EPM7064ATC100 來(lái)完成上述功能,它的工作電壓是 3.3V,具有 64 個(gè)邏輯單元,68 個(gè) I/O 可用引腳,引腳間 4.5ns 延時(shí),其最高的時(shí)鐘頻率為 222.2MHz。該器件基于 EEPROM 結(jié)構(gòu),可以通過(guò) JTAG 接口現(xiàn)場(chǎng)編輯內(nèi)部的結(jié)構(gòu)邏輯,編程語(yǔ)言為 VHDL。數(shù)字視頻信號(hào)輸出時(shí)序如圖 2 所示。數(shù)字視頻信號(hào)按圖 2 所示時(shí)序輸出。以 NTSC 制為例,圖中 Y[9:0]為輸出的亮度視頻信號(hào),DATACLK 為行鎖定系統(tǒng)的輸出時(shí)鐘,為像素時(shí)鐘頻率的兩倍,即 27MHz,用來(lái)同步數(shù)據(jù)采集,HS 為行同步信號(hào),VS 為場(chǎng)同步信號(hào),VBLK 為場(chǎng)消隱信號(hào),F(xiàn)ID 為奇偶場(chǎng)信號(hào)。HS 的高電平表示一行有效采樣點(diǎn) 720 個(gè),VS 的高電平表示一場(chǎng)有效信號(hào),對(duì)于 NTSC 制信號(hào),單場(chǎng)為 243 行,奇偶場(chǎng)信號(hào) FID 為“1”時(shí),表示當(dāng)前為奇數(shù)場(chǎng), 為“0”表示偶數(shù)場(chǎng)。
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