基于英偉達平臺的多目標自動識別系統設計

陶 然

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510700）

0 引 言

隨著科技水平的提高，無人化、智能化技術的發展，為人類社會帶來便利的同時，也為破壞分子提供了新的手段，僅僅依靠人的感知能力已經難以適應新形勢下的危險快速感知、判斷和處置需求[1]。采用以視覺為主的感知設備和人工智能技術，可對目標進行全區域、全天時的實時感知、識別和危險預警。本文研究設計一種基于英偉達平臺的多目標識別裝置，可以實現無人監控。系統的體積小，攜帶方便，在銀行、工廠車間、大型商場超市、住宅社區、銀行和醫院監控、高度危險場合、極端惡劣的環境中均可以應用[2]。

1 系統組成

基于英偉達平臺的多目標自動識別系統采用封閉式設計，整個設備配置含電源系統、計算處理單元、單片機單元、定位單元、近程通信、電機單元、外部接口單元，各單元之間通過可鎖緊的連接器互連，并減少內線纜使用數量，提高產品的可靠性和可維護性。圖1為系統的組成圖。

系統共搭載了6個星光相機，形成360°的視野范圍，形狀為正六邊形，相機視野范圍重疊區域為19°，俯視視野范圍示意如圖2所示。

2 分系統設計

2.1 電源系統

本系統的各用電設備的電壓規格共分為4種，分別為24 V DC、12 V DC、5 V DC、3.3 V DC，輸入電壓為24 Vdc，經降壓模塊降壓為12 V DC，然后由AMS1117芯片進行電壓轉換后分別為5 V DC和3.3 V DC直流電源，接到各用電設備[3]。

2.2 計算處理單元

計算處理單元為本系統的核心，包括4個Jetson Xavier NX和6個500萬星光級攝像頭，同時提供大容量數據存儲、高性能數據計算和為定位單元和近程通信供電，為系統應用自主可控軟硬支撐環境。計算處理單元組合圖及互聯關系如圖3所示。

從圖3可知，4個Jetson Xavier NX和6個500萬星光級攝像頭均通過交換機互聯，其中一個Jetson Xavier NX作為主設備同時還具備給近程通信供電，與定位單元進行數據交換，并且通過HDMI延長器發射端與最長50 m外的距離進行高清視頻傳輸的工作。主要設備如表1所示。

表1 計算處理單元設備選型

2.3 單片機單元

單片機單元是基于ARM STM32F4的MCU設計，主要負責整個系統的控制工作[4]。具體的控制工作有：（1）指示燈管理控制，在不同的場景下，顯示不同的顏色，實現危險目標預警功能；（2）按鍵管理控制，通過I/O口實現開關設備，復位，調整攝像頭的俯仰角度等功能；（3）上下電時序管理，通過I/O口控制繼電器設備，控制關鍵部件的上下電時序功能，上電時序如圖4所示。

2.4 多攝像頭一致性

由于系統采用6個星光級攝像頭排布于空間不同位置，朝著不同方向拍攝，并且每個星光級攝像頭光學特性及所處方向角度、所處場景、拍攝對象不一致，每個攝像頭內部集成的自動調整模塊自動調整成像參數，因此會使相鄰攝像頭重合區畫面過度不自然，無法還原場景，所以本系統在6個星光級攝像頭的亮度的均衡化，色度的均衡化均做了仔細考量，首先設置6個星光級攝像頭的CIS控制寄存器參數默認值，其次獲取6路CIS和ISP寄存器的當前狀態信息，最后分析6路CIS和ISP寄存器信息，利用亮度、色度一致性準則，調整自定義分割區寄存器的值，實時更新CIS和ISP寄存器信息，利用圖像直方圖匹配和CIS成像子區域的均值方差，確保相鄰攝像頭的圖像亮度、色度達到視覺無差異，從而實現6個星光級攝像頭成像效果的一致性[5]。

3 裝置的性能測試

該裝置的程序設計包括3個部分。第一部分是初始化單片機、計算處理單元和所有外圍電路，主要完成時鐘頻率和工作模式的配置；第二部分是主循環；第三部分是中斷服務程序。

系統的硬件測試是測試裝置的各個器件的穩定性和可靠性，主要檢查電路的連接是否正確，當給系統加電后，系統能否正常工作；檢測電源電壓；當給系統加電以后，按照裝置的各技術指標，檢查輸出電壓的數據；檢測各個器件：檢測各個器件的接口，檢查各個電源與地和引腳之間的連線正確與否。

4 結 論

本文介紹了一種基于英偉達平臺的多目標識別裝置。該監控裝置主要由電源系統、計算處理單元、單片機單元等部分組成。對該裝置中的主要技術進行了分析，論述了該裝置軟件的程序設計思想。經過試驗測試，該裝置可以達到監控的基本要求，證明了設計的有效性。