一種視頻圖像感知系統(tǒng)

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的場合開始應(yīng)用智能化的視覺系統(tǒng)。本視頻圖像感知系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交換采用基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)通信方式，對算法進(jìn)行重構(gòu)與優(yōu)化，降低算法設(shè)計與實現(xiàn)的復(fù)雜度。硬件設(shè)計采用基于DM6437和DM355/365的硬件組合結(jié)構(gòu)，在保證圖像傳輸質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少視頻數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)的丟失，并充分考慮目標(biāo)陰影的干擾，解決夜間光線較弱的情況下目標(biāo)的檢測識別。

關(guān)鍵詞：視覺系統(tǒng)；圖像感知；傳輸；識別

TP391.41

一、設(shè)計思路

系統(tǒng)實現(xiàn)了一個 “視頻圖像感知”的模型樣機(jī)。包括上位機(jī)軟件設(shè)計和硬件設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括上位機(jī)也就是PC端的程序和算法的設(shè)計與實現(xiàn)，硬件設(shè)計以嵌入式高級微處理器設(shè)計為主，重點放在算法和硬件系統(tǒng)的設(shè)計，目標(biāo)是提供可靠的硬件基礎(chǔ)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的“視頻圖像感知”系統(tǒng)擬解決的關(guān)鍵問題有視頻圖像特征分析和提取和視頻圖像壓縮傳輸。視頻圖像特征分析和提取算法設(shè)計主要針對現(xiàn)在已經(jīng)有的成熟算法進(jìn)行視頻圖像特征提取技術(shù)，致力于消除目標(biāo)的陰影干擾，解決夜間光線較弱的情況下檢測跟蹤識別的問題。視頻圖像壓縮傳輸主要針對相關(guān)研究中系統(tǒng)設(shè)計與生產(chǎn)成本較高的現(xiàn)狀，采用DM355/365構(gòu)成嵌入的系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)，芯片中集成了 MPEG-4 協(xié)處理器，省去了成本高的 DSP。引入云計算思想，將實時流媒體傳輸協(xié)議RTP開發(fā)擴(kuò)展為云監(jiān)控實時網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，可以靈活實現(xiàn)圖像特征提取、MPEG-4視頻壓縮、流媒體播放、傳感器聯(lián)動、遠(yuǎn)程云臺控制、異地查看等監(jiān)控預(yù)警功能。這些問題可以借助計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉視頻畫面無用的或干擾信息、自動識別不同物體，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，快速準(zhǔn)確的定位目標(biāo)現(xiàn)場，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報或觸發(fā)其它動作，從而有效進(jìn)行事前預(yù)警，事中處理，事后及時取證的全自動、全天候、實時監(jiān)控的智能系統(tǒng)。

二、創(chuàng)新點

系統(tǒng)一方面要對視頻圖像特征分析和提取進(jìn)行學(xué)術(shù)上的分析和探討，以找到適合項目應(yīng)用的算法和相關(guān)技術(shù)。另一方面在視頻圖像壓縮傳輸上，致力于研究如何靈活提取視頻圖像特征的基礎(chǔ)上實現(xiàn)其傳輸。

創(chuàng)新點：

（一）基于DM6437和DM355/365的硬件組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。這種硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，由DM6437模塊獨立負(fù)責(zé)視頻的智能識別處理，DM355/365模塊主要完成數(shù)據(jù)編碼和通信傳輸，既增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也降低了系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的成本，有利于技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。

（二）擬采用優(yōu)化的數(shù)字圖像處理模型算法技術(shù)。選取可以應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)的壓縮、去噪、特征提取以及大量圖像模式識別的優(yōu)化算法。同時經(jīng)過優(yōu)化，利用免疫計算的并行行克服了傳統(tǒng)算法的復(fù)雜度高、求解速度慢等問題。提高了算法在各種環(huán)境下的抗干擾能力與準(zhǔn)確率。

（三）系統(tǒng)硬件設(shè)計使用DM355/365構(gòu)成嵌入的系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)集成度高，通信效率高。引入云計算思想，將實時流媒體傳輸協(xié)議RTP開發(fā)擴(kuò)展為云監(jiān)控實時網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，可以靈活實現(xiàn)MPEG-4視頻壓縮、流媒體播放、傳感器聯(lián)動、遠(yuǎn)程云臺控制、異地查看等監(jiān)控預(yù)警功能。

三、總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

DM6437是低成本，高度集成的高性能視頻信號處理開發(fā)平臺，可以開發(fā)仿真達(dá)芬奇系列DSP應(yīng)用程序，同時也可以將該產(chǎn)品集成到用戶的具體應(yīng)用系統(tǒng)中。方便靈活的接口為用戶提供良好的開放平臺。采用該系列板卡進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)或系統(tǒng)集成可以大大減少用戶的產(chǎn)品開發(fā)時間。

四、地址空間映射

DM643x系列數(shù)字信號處理器具有較大的尋址空間。處理器采用統(tǒng)一尋址方式，具有兩組外部存儲器接口：EMIFA 和DDR2。EMIFA數(shù)據(jù)、地址總線跟別的功能復(fù)用引腳，可配置為16、8位總線。EMIFA提供4個片選信號，需要注意的是，片選是從CS2開始，即CS2～CS5；DDR2存儲器提供了專用接口，數(shù)據(jù)寬度可配置為16、32位，Bank、時鐘、CAS等DDR2芯片關(guān)鍵參數(shù)也可以通過寄存器配置，最大存儲容量達(dá)到256Mbyte，這為外部擴(kuò)展DDR2存儲器帶來了很大的靈活性?？梢猿绦蚝蛿?shù)據(jù)代碼可以存放到任何尋址空間。本板卡具體的存儲空間分配如下表，使用對應(yīng)的地址就可以訪問相應(yīng)的存儲器或外圍設(shè)備。

根據(jù)上述的思路，整個系統(tǒng)主要完成了以下工作：

實現(xiàn)視頻圖像特征分析單元。系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測畫面中“可疑行為”，能夠以最快速度對其進(jìn)行分析，并以最佳的方式提供反饋或告警。

實現(xiàn)視頻圖像壓縮傳輸單元。靈活實現(xiàn)圖像特征提取、MPEG-4視頻壓縮、流媒體播放、傳感器聯(lián)動等監(jiān)控預(yù)警功能。

實現(xiàn)上位機(jī)程序設(shè)計單元。程序模塊主要包括控制室數(shù)據(jù)庫程序、控制室多路視頻解碼程序、用戶權(quán)限管理程序、報警信息及傳感器信息管理程序、用戶界面、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序等。

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作者簡介：

劉繼光（1980-），男，講師，碩士，從事信息處理技術(shù)研究。