车道闸杆防撞系统硬件设计与实现
硬件主要由TI 公司的TMS320DM642 、SDRAM HY57V283220 -6 、Flash AM29LV320DB、TVP5150AM1 图像采集芯片、BCM5221A4KPT 网络通信芯片和CCD 摄像头组成。
1 车道闸杆防撞系统硬件方案选择
目前, 实现图像处理的硬件平台针对不同的应用场合主要有通用计算机、专用集成电路(ASIC) 、数字信号处理器(DSP) 、嵌入式处理器(ARM) 和现场可编程门阵列(FPGA) 。其中DSP 具有巨大的数据吞吐和高速的数据处理能力, 使其在众多图像处理平台中脱颖而出, 能够满足图像数据的实时处理, 被广大图像处理工程师和爱好者所使用。本系统采用TI 公司的TMS320DM642AZDK6作为图像处理的核心器件, 其具有先进的甚长指令字(VLIW) 结构, 在600 MHz 时钟下运算速度可高达4 800MIPS, 具有对高速控制器和队列处理器器数值性能的操作灵活性, 成为了数字媒体处理的最佳芯片选择。
2 车道闸杆防撞系统硬件整体结构
系统硬件主要由图像采集模块、图像处理模块和外部存储器模块3 部分组成, 如图所示。
图像采集模块主要由CCD 摄像头和TVP5150AM1组成,TVP5150AM1 将CCD 输出的模拟图像信号转成数字图像信号并通过DM642 的VP0 接口传输给DM642 处理。
图像处理模块采用TI 公司的DM642 , 其核心是C6416 型高性能数字信号处理器, 具有极强的处理性能、高度的灵活性和可编程性, 同时外围集成了非常完整的音频、视频和网络通信等设备及接口, 特别适用于机器视觉、医学成像、网络视频监控、数字广播以及基于数字视频/图像处理的消费类电子产品等高速DSP 应用领域。
外部存储器模块包括DM642 CE0 外扩的SDRAM和CE1 外扩的Flash 。SDRAM 采用两片HY57V283220-6芯片外扩成256 MB 的存储空间, 用于存储临时图像数据, 运算时再搬运到内部RAM 运行, 解决DM642 内部资源不足的问题。Flash 的特点为数据掉电不丢失, 用于存储程序,DM642 上电后将程序从Flash 搬运到内部RAM 运行, 解决了RAM 掉电丢失数据的难题。
随着人们生活水平的提高, 车流量也在剧增, 闸杆的频繁使用导致其可靠性和稳定性下降, 闸杆故障也时常发生, 造成严重的交通障碍和车主不必要的损失。因此, 提高高速收费站的车道闸杆的可靠性和稳定性成为交通研究急需解决的课题。
本文在前人的基础上, 所做的工作如下:
在DM642 最小系统的基础上增加了视频输入、网络通信和外部存储器等模块, 组成了以DM642 为基础的车道闸杆防撞硬件系统;
提出了一种实用的背景分块更新方法, 该方法有效解决了背景更新效果差的问题, 使背景能跟上环境的变化, 保证了系统工作的稳定性;
提出了自适应阈值提取方法,该方法能够精确提取差值图像的阈值, 保障图像分割的效果,使系统具备一定的智能化。
车道闸杆故障在收费站等地时有发生,为了解决这一问题,提出了一种基于车辆视觉的闸杆防撞系统的解决方案。该方案主要包括差值图像的自适应阈值提取、二值图像的中值滤波与开运算以及背景的分块实时更新, 并在此基础上提出了一种基于背景差分的车辆检测方法。该方法有效解决了精确阈值提取困难与背景更新效果差等难题。实验验证了该系统的车道闸杆防撞功能, 该系统具有运行速度快、稳定性高等特点。
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