基于DM642的雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

 由于雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)可以模仿人眼功能，感知三維世界信息，能夠得到被測對象到CCD攝像機的深度信息，近幾年已開始在需要三維立體檢測的領(lǐng)域得到應(yīng)用。另外，雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)也可用于多場景監(jiān)控，大大擴展了人的視野范圍。雙目視覺一直是機器視覺領(lǐng)域的熱門研究課題，在工業(yè)控制、智能交通、金融、公共安全等應(yīng)用領(lǐng)域逐漸顯示出非常廣闊的發(fā)展前景。詳細(xì)分析和研究基于DM642的雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案，并在DM642開發(fā)評估板(EVM)上實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

1 雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
    該雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在圖1中，雙通道視頻編碼、解碼芯片采用Philips公司的SAA7105和SAA7115H。SDRAM使用的是Hynix公司容量為128 Mb的兩片HY57V283220T系列芯片。FLASH選用AMD公司的AM29LV系列芯片，容量為8 Mb。核心處理芯片是TI公司的DM642，豐富的外圍接口和完全的可編程性，使得它在數(shù)字視頻處理領(lǐng)域具備了廣泛應(yīng)用的條件。

    系統(tǒng)利用雙CCD攝像機和2片SAA7115H，DM642的2個視頻捕獲視頻端口Video Port0和VideoPort1組成了既相互獨立又相互聯(lián)系的雙通道視頻采集系統(tǒng)，實現(xiàn)了對雙通道視頻的實時采集。雙CCD攝像機捕獲的模擬視頻信號經(jīng)各自通道SAA7115H模／數(shù)轉(zhuǎn)換后，形成BT．656格式的數(shù)字視頻信號，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，從DM642的Video Port0，1輸入；在DM642中，雙通道視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)算法處理后，由VideoPort 2經(jīng)視頻編碼芯片SAA7105數(shù)／模轉(zhuǎn)換后輸出PAL制式模擬視頻信號到監(jiān)視器進行顯示，最終實現(xiàn)在一個監(jiān)視器上可自由切換輸出的雙通道視頻，也可同時顯示。
    系統(tǒng)通過DM642的EMIF接口，連接SDRAM和FLASH存儲器。SDRAM擴展了系統(tǒng)的可用存儲空間，系統(tǒng)的初始化代碼和配置信息則存儲在FLASH中。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。

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    該系統(tǒng)軟件采用基于DSP／BIOS的TI參考框架RF-5(Reference Framework)，協(xié)助實現(xiàn)系統(tǒng)流程中各個環(huán)節(jié)的交互和協(xié)調(diào)同步。在進入DSP／BIOS的調(diào)度程序之前，程序需要初始化多個要使用的模塊。包括：
    (1)DM642和系統(tǒng)板的初始化。系統(tǒng)執(zhí)行BIOS和CSL的初始化，EMIF、的CE0和CE1空間設(shè)定為允許高速緩存，設(shè)定DMA優(yōu)先權(quán)隊列長度為最大值，L2請求的優(yōu)先權(quán)設(shè)定為最高，DMA管理器初始化時將其內(nèi)部和外部的堆棧進行分配。
    (2)RF-5模塊初始化。系統(tǒng)的通道模塊設(shè)定為RF-5，初始化RF-5中的ICC和SCOM模塊必須的內(nèi)部單元通信和信息傳遞，按照內(nèi)部和外部的堆棧緩沖執(zhí)行來設(shè)定通道。
    (3)建立捕獲和回放通道。建立和啟動一個捕獲通道，建立和啟動一個回放通道。
    在完成初始化工作后，系統(tǒng)進入DSP／BIOS調(diào)度程序管理下的采集、任務(wù)、顯示3個線程。這3個線程通過RF-5的SCOM模塊互相發(fā)送消息。采集線程主要負(fù)責(zé)對輸入數(shù)據(jù)的獲取，用以完成捕獲數(shù)字視頻信號的工作，然后將YUV 4：2：2格式進行色差信號重采樣，以變?yōu)閅UV 4：2：0格式。任務(wù)線程通過加載GEL控件(．gel)，在生成的對話框中用鍵盤輸入代表相應(yīng)視頻通道功能的數(shù)字，系統(tǒng)即調(diào)用與該數(shù)字對應(yīng)的程序代碼，從而實現(xiàn)相應(yīng)通道的實時視頻采集。顯示線程等待獲得任務(wù)線程處理完畢后的數(shù)據(jù)，對其進行反向的重采樣，以便將得到Y(jié)UV 4：2：2格式的圖像送SAA7105進行A／D轉(zhuǎn)換，并送監(jiān)視器顯示。

3 系統(tǒng)功能測試
    在測試中，當(dāng)程序加載完畢后，DM642 EVM開始工作，雙通道開始實時采集視頻，處理并顯示在監(jiān)視器上。由于程序設(shè)定，顯示的畫面為雙通道視頻圖像。每個通道畫面各占顯示器的一半，如圖3所示。

    加載Channel．gel文件并運行，在生成的對話框中分別輸入0，1(分別代表選擇視頻通道0，1工作)。程序運行后，監(jiān)視器上顯示的視頻圖像從顯示雙通道畫面無延時的切換到顯示視頻通道0，1的畫面，如圖4所示。

    測試結(jié)果表明，系統(tǒng)實現(xiàn)了雙通道視頻2個通道的自由協(xié)調(diào)切換，具有很好的實時性。

4 結(jié) 語
    對基于DM642芯片的雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)進行分析，研究并給出了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。使用GEL控件，實現(xiàn)了雙通道實時視頻采集、顯示的協(xié)調(diào)工作，為雙目視覺監(jiān)控系統(tǒng)的后續(xù)研究提供了軟硬件支持。