基于DSP的嵌入式视觉客流检测系统

　　引 言

　　近些年来，随着电子元器件价格的不断降低和数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)性能的不断提升，以DSP为核心的嵌入式实时图像处理技术在目标跟踪、机器人导航、辅助驾驶、智能交通监控等领域获得了越来越广泛的应用。由于图像的实时处理与图像数据的实时采集、存储和传输密切相关，因而各模块间的无缝连接与高效配合是嵌入式图像处理系统设计过程中的关键问题。综合考虑系统的实现成本、实时性以及实际应用，在嵌入式图像处理技术的许多应用领域中，如视频监控以及视觉客流检测等，由于对图像质量要求不是很高，处理算法相对简单，采用低端DSP(如Ti公司的C5000系列等)就可以完成相应的图像处理任务，面向这些实际应用领域的嵌入式图像处理系统完全可以采用低端DSP作为系统的处理核心，因此将以低端DSP为核心构建面向客流检测实际应用的嵌入式图像处理系统。另外，与其他图像数据传输方式(如串口、并口和USB等)相比，以太网接口具有传输速度快，成本低廉，开发简便以及可以实现远程控制等一系列优点，因而提出的嵌入式图像处理系统的图像传输部分将采用基于TCP/IP协议的以太网传输技术实现系统图像数据的远程传输功能。

　　1 系统构成

　　这里提出的基于DSP的嵌入式图像处理系统由图像采集与存储、图像处理和图像传输3部分组成，组成框图如图1所示。选用CMOS图像传感器OV7141完成系统的图像采集功能，选用TMS320VC5416DSP完成系统的图像处理与分析，采用FIFO存储器IDT72V04作为图像存储的缓冲区，采用10兆/lOO兆自适应网络控制器LAN9115实现图像数据的以太网传输功能，系统各模块间的逻辑控制由CPLI)EPM3064A实现。

　　2 系统的硬件实现

　　2.1 芯片介绍

　　考虑到视觉客流检测应用中的图像处理只涉及灰度图像，因而提出的嵌入式图像处理系统可以直接采用黑白图像传感器。这里选用Omnivision公司的黑白CMOS图像传感器OV7141作为图像采集芯片。该芯片工作电压为2.5 V，分辨率为640×480，工作频率为27 MHz，每秒钟能输出30帧(VGA模式)或者60帧(QVGA模式)，内部整合模数转换(A/D)，自动增益控制(AGC)，SCCB总线控制端口等，可直接输出8 b图像数据。

　　图像处理芯片采用TI公司的TMS320VC5416定点DSP，其内部采用一种改进型的哈佛总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线)，数据总线宽度为16 b，最大寻址空间为64 K×16 b。程序总线宽度为23 b，最大寻址空间为8 M×16 b。片内有128 M×16 b的RAM(其中包括64 M×16 b的单周期双访问DARAM和64 M×16 b的单周期单访问SARAM)，6通道DMA传输控制器，3个带缓冲器的串行通信接口(McBSP)。分开的数据和指令空间使该芯片具有高度的并行操作能力，在单周期内允许指令和数据同时存取，再加上其高度优化的指令集，使得该芯片具有很高的运算速度，最高可达160 MIPSE。