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車道閘杆防撞係統:硬件篇

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車道閘杆防撞係統:硬件篇

發布日期:2018-06-27 作者: 點擊:

1 車道閘杆防撞係統硬件方案選擇

目前, 實現圖像處理的硬件平台針對不同的應用場合主要有通用計算機、專用集成電路(ASIC) 、數字信號處理器(DSP) 、嵌入式處理器(ARM) 和現場可編程門陣列(FPGA) 。其中DSP 具有巨大的數據吞吐和高速的數據處理能力, 使其在眾多圖像處理平台中脫穎而出, 能夠滿足圖像數據的實時處理, 被廣大圖像處理工程師和愛好者所使用。本係統采用TI 公司的TMS320DM642AZDK6作為圖像處理的核心器件, 其具有先進的甚長指令字(VLIW) 結構, 在600 MHz 時鍾下運算速度可高達4 800MIPS, 具有對高速控製器和隊列處理器器數值性能的操作靈活性, 成為了數字媒體處理的最佳芯片選擇。

2 車道閘杆防撞係統硬件整體結構

係統硬件主要由圖像采集模塊、圖像處理模塊和外部存儲器模塊3 部分組成, 如圖所示。

係統硬件框圖

圖像采集模塊主要由CCD 攝像頭和TVP5150AM1組成,TVP5150AM1 將CCD 輸出的模擬圖像信號轉成數字圖像信號並通過DM642 的VP0 接口傳輸給DM642 處理。

圖像處理模塊采用TI 公司的DM642 , 其核心是C6416 型高性能數字信號處理器, 具有極強的處理性能、高度的靈活性和可編程性, 同時外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網絡通信等設備及接口, 特別適用於機器視覺、醫學成像、網絡視頻監控、數字廣播以及基於數字視頻/圖像處理的消費類電子產品等高速DSP 應用領域。

外部存儲器模塊包括DM642 CE0 外擴的SDRAM和CE1 外擴的Flash 。SDRAM 采用兩片HY57V283220-6芯片外擴成256 MB 的存儲空間, 用於存儲臨時圖像數據, 運算時再搬運到內部RAM 運行, 解決DM642 內部資源不足的問題。Flash 的特點為數據掉電不丟失, 用於存儲程序,DM642 上電後將程序從Flash 搬運到內部RAM 運行, 解決了RAM 掉電丟失數據的難題。

隨著人們生活水平的提高, 車流量也在劇增, 閘杆的頻繁使用導致其可靠性和穩定性下降, 閘杆故障也時常發生, 造成嚴重的交通障礙和車主不必要的損失。因此, 提高高速收費站的車道閘杆的可靠性和穩定性成為交通研究急需解決的課題。

本文在前人的基礎上, 所做的工作如下: 

  1. 在DM642 最小係統的基礎上增加了視頻輸入、網絡通信和外部存儲器等模塊, 組成了以DM642 為基礎的車道閘杆防撞硬件係統;

  2. 提出了一種實用的背景分塊更新方法, 該方法有效解決了背景更新效果差的問題, 使背景能跟上環境的變化, 保證了係統工作的穩定性; 

  3. 提出了自適應閾值提取方法,該方法能夠精確提取差值圖像的閾值, 保障圖像分割的效果,使係統具備一定的智能化。

車道閘杆故障在收費站等地時有發生,為了解決這一問題,提出了一種基於車輛視覺的閘杆防撞係統的解決方案。該方案主要包括差值圖像的自適應閾值提取、二值圖像的中值濾波與開運算以及背景的分塊實時更新, 並在此基礎上提出了一種基於背景差分的車輛檢測方法。該方法有效解決了精確閾值提取困難與背景更新效果差等難題。實驗驗證了該係統的車道閘杆防撞功能, 該係統具有運行速度快、穩定性高等特點。


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