基于DM642的雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王應(yīng)軍,趙晨萍

摘 要:雙目視覺(jué)可以模擬人眼功能,是近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)一種基于DM642的雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)。首先給出系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu),并詳細(xì)分析系統(tǒng)工作原理;然后給出系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法,并做了詳細(xì)分析;最后結(jié)合DM642開(kāi)發(fā)平臺(tái),給出系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙通道實(shí)時(shí)視頻采集、顯示的協(xié)調(diào)工作,具有很好的實(shí)時(shí)性。

關(guān)鍵詞:雙目視覺(jué);監(jiān)控系統(tǒng);DM642;功能測(cè)試

中圖分類號(hào):TN91173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1004-373X(2009)12-071-02

Design and Implementation of Binocular Visual Surveillance System Based on DM642

WANG Yingjun,ZHAO Chenping

(Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang,453003,China)

Abstract:Binocular vision can simulate the functions of human eyes.It has became a research hotspot in recent years.A binocular visual surveillance system based on DM642 is designed.Firstly,hardware structure of the system is given and working principle of the system is analyzed in detail.Secondly,software of the system is presented and analyzed in detail.At last,the experiment has been performed on the DM642 developing platform.The results show that the system achieves the dual channels real-time video acquisition and display and has good performance.

Keywords:binocular vision;surveillance system;DM642;function testing

0 引 言

由于雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)可以模仿人眼功能,感知三維世界信息,能夠得到被測(cè)對(duì)象到CCD攝像機(jī)的深度信息,近幾年已開(kāi)始在需要三維立體檢測(cè)的領(lǐng)域得到應(yīng)用。另外,雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)也可用于多場(chǎng)景監(jiān)控,大大擴(kuò)展了人的視野范圍。雙目視覺(jué)一直是機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的熱門研究課題,在工業(yè)控制、智能交通、金融、公共安全等應(yīng)用領(lǐng)域逐漸顯示出非常廣闊的發(fā)展前景。詳細(xì)分析和研究基于DM642的雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng),給出系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案,并在DM642 開(kāi)發(fā)評(píng)估板(EVM)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

1 雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

該雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在圖1中,雙通道視頻編碼、解碼芯片采用Philips公司的SAA7105和SAA7115H。SDRAM使用的是Hynix公司容量為128 Mb的兩片HY57V283220T系列芯片。FLASH選用AMD公司的AM29LV系列芯片,容量為8 Mb。核心處理芯片是TI公司的DM642,它豐富的外圍接口和完全的可編程性,使得它在數(shù)字視頻處理領(lǐng)域具備了廣泛應(yīng)用的條件。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)利用雙CCD攝像機(jī)和2片SAA7115H,DM642的2個(gè)視頻捕獲視頻端口Video Port0和Video Port1組成了既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的雙通道視頻采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙通道視頻的實(shí)時(shí)采集。雙CCD攝像機(jī)捕獲的模擬視頻信號(hào)經(jīng)各自通道SAA7115H模/數(shù)轉(zhuǎn)換后,形成BT.656格式的數(shù)字視頻信號(hào),經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后,從DM642的Video Port0,1輸入;在DM642中,雙通道視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相應(yīng)算法處理后,由Video Port 2經(jīng)視頻編碼芯片SAA7105數(shù)/模轉(zhuǎn)換后輸出PAL制式模擬視頻信號(hào)到監(jiān)視器進(jìn)行顯示,最終實(shí)現(xiàn)在一個(gè)監(jiān)視器上可自由切換輸出的雙通道視頻,也可同時(shí)顯示。

系統(tǒng)通過(guò)DM642的EMIF接口,連接SDRAM和FLASH存儲(chǔ)器。SDRAM擴(kuò)展了系統(tǒng)的可用存儲(chǔ)空間,系統(tǒng)的初始化代碼和配置信息則存儲(chǔ)在FLASH中。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

該系統(tǒng)軟件采用基于DSP/BIOS的TI參考框架RF-5(Reference Framework),協(xié)助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流程中各個(gè)環(huán)節(jié)的交互和協(xié)調(diào)同步。在進(jìn)入DSP/BIOS的調(diào)度程序之前,程序需要初始化多個(gè)要使用的模塊。包括:

(1) DM642和系統(tǒng)板的初始化。系統(tǒng)執(zhí)行BIOS和CSL的初始化,EMIF的CE0和CE1空間設(shè)定為允許高速緩存,設(shè)定DMA優(yōu)先權(quán)隊(duì)列長(zhǎng)度為最大值,L2請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)設(shè)定為最高,DMA 管理器初始化時(shí)將其內(nèi)部和外部的堆棧進(jìn)行分配。

(2) RF-5模塊初始化。系統(tǒng)的通道模塊設(shè)定為RF-5,初始化RF-5中的ICC和SCOM模塊必須的內(nèi)部單元通信和信息傳遞,按照內(nèi)部和外部的堆棧緩沖執(zhí)行來(lái)設(shè)定通道。

(3) 建立捕獲和回放通道。建立和啟動(dòng)一個(gè)捕獲通道,建立和啟動(dòng)一個(gè)回放通道。

在完成初始化工作后,系統(tǒng)進(jìn)入DSP/BIOS 調(diào)度程序管理下的采集、任務(wù)、顯示3個(gè)線程。這3個(gè)線程通過(guò)RF-5的SCOM模塊互相發(fā)送消息。采集線程主要負(fù)責(zé)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的獲取,用以完成捕獲數(shù)字視頻信號(hào)的工作,然后將YUV 4∶2∶2格式進(jìn)行色差信號(hào)重采樣,以變?yōu)閅UV 4∶2∶0格式。任務(wù)線程通過(guò)加載GEL控件(.gel),在生成的對(duì)話框中用鍵盤輸入代表相應(yīng)視頻通道功能的數(shù)字,系統(tǒng)即調(diào)用與該數(shù)字對(duì)應(yīng)的程序代碼,從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)通道的實(shí)時(shí)視頻采集。顯示線程等待獲得任務(wù)線程處理完畢后的數(shù)據(jù),對(duì)其進(jìn)行反向的重采樣,以便將得到Y(jié)UV 4∶2∶2格式的圖像送SAA7105進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并送監(jiān)視器顯示。

3 系統(tǒng)功能測(cè)試

在測(cè)試中,當(dāng)程序加載完畢后,DM642 EVM開(kāi)始工作,雙通道開(kāi)始實(shí)時(shí)采集視頻,處理并顯示在監(jiān)視器上。由于程序設(shè)定,顯示的畫面為雙通道視頻圖像。每個(gè)通道畫面各占顯示器的一半,如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)初始運(yùn)行結(jié)果

加載Channel.gel文件并運(yùn)行,在生成的對(duì)話框中分別輸入0,1(分別代表選擇視頻通道0,1工作)。程序運(yùn)行后,監(jiān)視器上顯示的視頻圖像從顯示雙通道畫面無(wú)延時(shí)的切換到顯示視頻通道0,1的畫面,如圖4所示。

圖4 視頻通道0,1運(yùn)行結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雙通道視頻2個(gè)通道的自由協(xié)調(diào)切換,具有很好的實(shí)時(shí)性。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)基于DM642芯片的雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析,研究并給出了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。使用GEL控件,實(shí)現(xiàn)了雙通道實(shí)時(shí)視頻采集、顯示的協(xié)調(diào)工作,為雙目視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)的后續(xù)研究提供了軟硬件支持。

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