嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)劉歡

湖南文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)： 通信10102班12學(xué)生姓名： 劉歡指導(dǎo)教師：楊 峰完成時(shí)間： 2018年7月1日?qǐng)?bào)告成績(jī)：評(píng)閱意見(jiàn)：評(píng)閱教師 日期湖南文理學(xué)院制嵌入式系統(tǒng)在電子警察中地應(yīng)用研究一、設(shè)計(jì)地作用目地隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)地蓬勃發(fā)展,城市地人口和機(jī)動(dòng)車擁有量也在急劇增長(zhǎng),交通流量日益加大,交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,交通事故時(shí)有發(fā)生.交通問(wèn)題已經(jīng)成為城市管理工作中地首要問(wèn)題,阻礙和制約著城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)地發(fā)展.因此,深入研究解決城市交通問(wèn)題有著極為重要地現(xiàn)實(shí)意義.要解決城市交通問(wèn)題,就必須準(zhǔn)確掌握交通信息.目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)地交通信息采集方法有人工監(jiān)測(cè)、地埋感應(yīng)線圈、超聲波探測(cè)器、紅外線檢測(cè)以及視頻檢測(cè)等方法,其中,視頻檢測(cè)方法以其操作直觀靈活、安裝簡(jiǎn)便、維護(hù)容易、費(fèi)用低、檢測(cè)范圍廣等特點(diǎn) ,比其他方法更具優(yōu)越性.b5E2RGbCAP交通視頻檢測(cè)系統(tǒng)是一種利用圖像處理技術(shù)對(duì)交通目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別地計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng).通過(guò)對(duì)道路交通狀況地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ,實(shí)現(xiàn)路段上行駛機(jī)動(dòng)車數(shù)量地自動(dòng)統(tǒng)計(jì),行駛車輛速度和車輛類別等交通參數(shù)地自動(dòng)計(jì)算操作 ,達(dá)到監(jiān)測(cè)道路交通狀況,采集有關(guān)交通參數(shù)信息地作用.同時(shí),將檢測(cè)到地交通信息存儲(chǔ)起來(lái),為分析和管理交通提供依據(jù),并且可以同時(shí)捕捉違章車輛.p1EanqFDPw二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1> 本系統(tǒng)建設(shè)充分考慮采用先進(jìn)而成熟地技術(shù) <如視頻處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）,先進(jìn)地體系結(jié)構(gòu)、先進(jìn)地軟硬件選型,既能夠保證整個(gè)系統(tǒng)地實(shí)用成熟,又能夠適應(yīng)未來(lái)地業(yè)務(wù)發(fā)展和技術(shù)地更新要求.DXDiTa9E3d2>本系統(tǒng)具備良好地可擴(kuò)充性、可移植性和良好地兼容性,充分考慮到了不斷發(fā)展地智能交通先進(jìn)技術(shù)推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步地因素,系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在充分考慮利用用戶現(xiàn)有地信息化建設(shè)成果和路口資源地同時(shí)預(yù)留了大量實(shí)用地軟硬件擴(kuò)展接口,為系統(tǒng)地日后升級(jí)做好了充分地準(zhǔn)備.RTCrpUDGiT3>本系統(tǒng)能夠?qū)π旭傑囕v地闖紅燈等違法行為進(jìn)行抓拍,形成地證據(jù)資料包括違法時(shí)間、行車方向、違法地點(diǎn)、違法類型、車牌號(hào)碼、車牌顏色等內(nèi)容.5PCzVD7HxA4> 本系統(tǒng)功能全面、完善、安全、穩(wěn)定可靠 .保證系統(tǒng)指揮中心管理部分、通信網(wǎng)絡(luò)部分和路口控制部分等一系列地設(shè)備和信息傳輸鏈路能夠24小時(shí)不間斷運(yùn)行且不受天氣變化地影響<包括臺(tái)風(fēng)、暴雨和雷電等）.jLBHrnAILg.xHAQX74J0X5> 本系統(tǒng)具有抵抗惡性攻擊、抵抗任何侵入系統(tǒng)地企圖和抵抗企圖從系統(tǒng)中獲取敏感數(shù)據(jù)和信息地能力,具有很強(qiáng)地防暴力破壞和防竊取信息地能力.保證了違法數(shù)據(jù)和照片地安全性、保密性、完整性、一致性和相容性6>本系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整視頻識(shí)別參數(shù),以適應(yīng)戶外環(huán)境地各種變化,始終保證系統(tǒng)工作在最高精度.異常故障<停電等）發(fā)生后系統(tǒng)能夠保證在通電后自動(dòng)迅速恢復(fù)到正常工作狀態(tài)不會(huì)因此死機(jī),能極大適應(yīng)路口地各種惡劣環(huán)境和穩(wěn)定地要求.LDAYtRyKfE7> 本系統(tǒng)操作易于掌握,人機(jī)界面友好,容易操作、管理和維護(hù).8>使用內(nèi)外部雙運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)措施對(duì)系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控.如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī),能夠迅速自動(dòng)重起系統(tǒng),保證了系統(tǒng)地穩(wěn)定性和可靠性.Zzz6ZB2Ltk三、設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)采用視頻信號(hào)作為觸發(fā)源,它地工作原理為:在路口每一方向安裝一個(gè)全景攝像機(jī),全天候監(jiān)視著路口行駛地車輛；如果有車輛進(jìn)入基于DSP視頻圖像檢測(cè)處理模塊所設(shè)置地虛擬線圈中,就會(huì)產(chǎn)生觸發(fā),該觸發(fā)可以傳遞給前端攝像機(jī),并且開(kāi)啟DSP實(shí)時(shí)跟蹤車輛系統(tǒng)；同時(shí),DSP系統(tǒng)不斷地檢測(cè)交通參數(shù)<具體指車速、車流量、車型）并保存；當(dāng)機(jī)動(dòng)車違反交通規(guī)則即闖紅燈時(shí),DSP系統(tǒng)馬上就會(huì)控制全景攝像機(jī)進(jìn)行連續(xù)一系列地違章過(guò)程及全景環(huán)境認(rèn)證拍照,近景攝像機(jī)進(jìn)行車牌特寫拍照,將所拍得地相片存儲(chǔ),并且利用空閑時(shí)間對(duì)存儲(chǔ)圖片進(jìn)行JPEG壓縮,隨時(shí)提供給CPU系統(tǒng).dvzfvkwMI1通過(guò)CPU控制系統(tǒng)將抓拍到地違章圖片和交通參數(shù)通過(guò)光纖(或PTSN,ISDN,DDN,GPRS無(wú)線傳輸>傳送到指揮中心,為管理部門進(jìn)行違章處罰和交通數(shù)據(jù)分析提供依據(jù).rqyn14ZNXI視頻電子警察系統(tǒng)由三大部分組成 ,即前端嵌入式檢測(cè)系統(tǒng) <包括多路 DSP及CPU）、中心計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng).用下圖來(lái)說(shuō)明實(shí)例:EmxvxOtOco一個(gè)方向雙車道交通信號(hào) 近景攝像機(jī)1光端機(jī) 嵌入式視頻檢測(cè)處理器 全景攝像機(jī)近景攝像機(jī)2光端機(jī)違章處理單位 公安網(wǎng) 車管所服務(wù)器一個(gè)方向四車道近景攝像機(jī)1交通信號(hào)近景攝像機(jī)2嵌入式視頻檢測(cè)處理器全景攝像機(jī)近景攝像機(jī)3前端系統(tǒng)部分 近景攝像機(jī)4本系統(tǒng)地特點(diǎn):1、不用破路用“視頻檢測(cè)”方法,只需在初始本底圖片上設(shè)置虛擬線圈<在這里我還在考慮是否能實(shí)時(shí)修改虛擬線圈地設(shè)置,在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)很有作用,根據(jù)每路方向上攝像機(jī)安裝地不同會(huì)造成虛擬線圈地設(shè)置地差異,具體虛擬線圈算法思路會(huì)在下面詳細(xì)介紹）進(jìn)行車輛信號(hào)觸發(fā),抓拍全景和近景照片,不須在道路上施工安裝電感線圈.SixE2yXPq52、維護(hù)方便系統(tǒng)地維護(hù),不用更換線圈,不用破路,不會(huì)影響交通,延長(zhǎng)了路面壽命,減少工程量,嵌入式系統(tǒng)工作穩(wěn)定不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)或損壞現(xiàn)象并且由于功耗相對(duì)工控機(jī)方面要小地很多,對(duì)使用環(huán)境也沒(méi)有太大地要求,在這里我主張盡量使用工業(yè)級(jí)芯片確保嵌入式系統(tǒng)地穩(wěn)定.6ewMyirQFL3、使用壽命長(zhǎng)虛擬線圈地壽命無(wú)限長(zhǎng) ,可無(wú)數(shù)次設(shè)置和使用 ,根據(jù)環(huán)境地改變或者是道路狀況地改變,操作人員可以通過(guò)本底圖片或者現(xiàn)場(chǎng)視頻進(jìn)行更改虛擬線圈從而修正系統(tǒng).kavU42VRUs4、設(shè)置靈活視頻檢測(cè)區(qū)地大小、數(shù)量和位置,通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)屏幕可以方便、靈活地對(duì)相關(guān)路口設(shè)定.遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)置地?cái)?shù)據(jù)文件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)回傳給CPU起到配置文件地作用,從而影響DSP地工作.y6v3ALoS895、排除干擾使用圖像匹配算法及道路區(qū)域特征、運(yùn)動(dòng)識(shí)別地判斷 ,有效濾除檢測(cè)區(qū)域內(nèi)地行人、自行車以及燈光等形成地干擾 .M2ub6vSTnP6、適合多相位系統(tǒng)按多相位或箭頭指示燈地多種組合,形成闖紅燈地取證判據(jù),正確區(qū)分左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)地行車路線.在系統(tǒng)中必須存在與信號(hào)燈主機(jī)對(duì)接地模塊,用以區(qū)分各個(gè)方向不同車道地紅綠燈地情況,通過(guò)串口發(fā)送指令給CPU去解讀,從而給DSP發(fā)出不同處理指令.0YujCfmUCw7、遠(yuǎn)程控制：①前端系統(tǒng)自診斷獲得路口拍攝現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障信息<每個(gè)嵌入式模塊具有判別連接地?cái)z像機(jī)地工作情況好壞,因攝像機(jī)是安裝在桿子上地全天侯工作非常容易出現(xiàn)各種異常情況）反饋到中心計(jì)算機(jī),便于組織維修；eUts8ZQVRd②中心計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò),定時(shí)遙測(cè)路口攝像機(jī)地工作狀態(tài),檢測(cè)信號(hào)燈及虛擬線圈信號(hào)；③中心計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò),對(duì)前端系統(tǒng)主機(jī)地日期、時(shí)間統(tǒng)一設(shè)置；8、多種獲取數(shù)據(jù)方式①單點(diǎn)應(yīng)用：現(xiàn)場(chǎng)嵌入式系統(tǒng)具有一定地存儲(chǔ)圖片能力至少能保儲(chǔ)三天左右時(shí)間地闖紅燈圖片,并且可以不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取.sQsAEJkW5T②聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：遠(yuǎn)程傳送按光纖、PTSN、ISDN、DDN、GPRS無(wú)線傳輸?shù)榷喾N方式選用,實(shí)現(xiàn)路口和中心兩端地?cái)?shù)據(jù)傳輸.GMsIasNXkA9、交通參數(shù)檢測(cè)：實(shí)現(xiàn)主要三種交通參數(shù)檢測(cè)：車型分類、車流量檢測(cè)、車速檢測(cè) .10、可擴(kuò)展性好.能夠在條件具備地情況下 ,檢測(cè)跨越中心線行駛、逆向行駛、違章停車、臨時(shí)變道、超速行駛、視頻監(jiān)控和實(shí)時(shí)錄像等功能； TIrRGchYzg根據(jù)闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件地學(xué)習(xí) ,提出了對(duì)本系統(tǒng)地地技術(shù)指標(biāo)：●自動(dòng)抓拍響應(yīng)時(shí)間：

<500ms●車速在

5－100Km/h范圍時(shí),闖紅燈車輛捕獲率

:>95

％●照片有效率：≥

85%,即指抓拍到地圖像可使用率●照片正確率：

100%,即指抓拍到可有效使用地照片能夠

100%作為執(zhí)法處罰地證據(jù)●圖像分辨率不低于 768×576●拍照監(jiān)視區(qū)域路面最小光照度： 0.5Lx●連續(xù)抓拍車輛地間隔時(shí)間：<1s●前端系統(tǒng)可暫存至少圖片●車型分類：對(duì)100輛車地分類差異<10％7EqZcWLZNX

3000

張違章●車流量檢測(cè)：正常天氣時(shí)準(zhǔn)確率不小于

90％,惡劣天氣時(shí)不小于

85％●車速檢測(cè)：

10－160Km/h●單機(jī)<路口）或聯(lián)網(wǎng)工作方式●工業(yè)防護(hù)級(jí)別,連續(xù)工作四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)前端嵌入式檢測(cè)系統(tǒng)是這次我們?cè)O(shè)計(jì)地重點(diǎn) ,也是整個(gè)電子警察系統(tǒng)地核心 ,因?yàn)檎麄€(gè)闖紅燈地檢測(cè)以及交通流數(shù)據(jù)地獲取需要依靠 DSP運(yùn)算.根據(jù)前端嵌入式檢測(cè)系統(tǒng)功能可將其結(jié)構(gòu)劃分為四個(gè)部分：視頻采集模塊、 DSP視頻處理模塊和

CPU處理模塊及電源模塊

.視頻采集模塊負(fù)責(zé)對(duì)視頻圖像進(jìn)行采集

,作用主要是接收前端攝像頭傳過(guò)來(lái)

地模擬圖像信號(hào)

,在這里初步選用

TI

公司地TVP5154A

四通道解碼芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換把

YCRCB4：2：2

符合

ITU656

地?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)按八位傳送給 DSP進(jìn)行處理,因?yàn)镈M642視頻處理芯片具有三個(gè) 20位地VideoPort端口,可以直接TVP5154A輸出地?cái)?shù)據(jù)直接對(duì)接,在這里利用二個(gè)VP端口拆分成四個(gè)八位地端口掛接最多四個(gè)攝像機(jī).從而省去FIFO作為緩存,但時(shí)序電路仍然由外部EPLD控制其邏輯關(guān)系.解碼芯片地初始化采用DSP地I2C總線實(shí)現(xiàn).lzq7IGf02E總體框架圖如下：CCCCCCCCTVP5154TVP515464bitVp[1:2]I2CVp[1:2]64bit2片32位I2C2片32位SDRAMDM6DM6SDRAM42PCI42PCIADV7179ADV7179PCIDSP系統(tǒng)DSP系統(tǒng)EPLDNorFlashMBUSPCIEthernetMACIDT79RC32K38MNandFlashIIDDRBUSDDRSDRAM具體連接線路有些省略1、主電路板:包括八路視頻輸入和轉(zhuǎn)換電路 <在這里八路針對(duì)兩個(gè)方向 ,但可以擴(kuò)展到四方向即如上圖一樣增加兩 DSP系統(tǒng)）,二路視頻輸出和轉(zhuǎn)換電路 ,CPU電路,DSP電路,CPLD電路,實(shí)時(shí)鐘電路,Ethernet 電路,RS232電路,RS485電路.zvpgeqJ1hk1）CPU選用IDT公司地 RC32438,工作主頻 300MHz,具有兩個(gè) MII 接口,一個(gè)PCI接口.2） DSP選用兩片TI公司C64x系列地TMS320DM642,工作主頻600MHz,具有最多六個(gè)ITU-RBT.656視頻接口<把VP端口進(jìn)行拆分）.通過(guò)PCI接口與CPU連接.NrpoJac3v13） 八路視頻解碼器芯片選用了兩片TVP5154A,每片TVP5154A包含四路實(shí)時(shí)模擬視頻信號(hào)輸入,四路ITU-RBT.656格式地?cái)?shù)字視頻信號(hào)輸出,具有移動(dòng)偵測(cè)功能和畫面比例壓縮功能.1nowfTG4KI4）單路視頻編碼器芯片選用ADI公司地ADV7179,ITU-RBT.656格式地?cái)?shù)字視頻信號(hào)輸入,模擬視頻信號(hào)輸出在這里設(shè)想輸出是在調(diào)試時(shí)使用,可以察看攝像機(jī)地信號(hào)狀態(tài).fjnFLDa5Zo5） CPLD選用ALTERA公司Max系列,處理各種粘合邏輯,包括開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)地處理,PCI中斷信號(hào)地處理,視頻幀同步信號(hào)地處理等.tfnNhnE6e56）實(shí)時(shí)鐘電路提供真實(shí)計(jì)時(shí) .7） 可以擴(kuò)展PCI轉(zhuǎn)IDE控制芯片選用了 IT8212,可接二個(gè)3.5英吋IDE硬盤接口.這是可以用來(lái)備份違章圖片,在這里我們可以先不用.HbmVN777sL8）可以擴(kuò)展PCI轉(zhuǎn)USB控制芯片選用了VT6212,可接二個(gè)USB接口9）一個(gè)雙層RJ45接口,連接10M/100M以太網(wǎng)和RS232,用于程序調(diào)試和參數(shù)設(shè)置.電源模塊：在此初步方案中對(duì)電源模塊沒(méi)有進(jìn)行深設(shè)計(jì)設(shè)計(jì),需明確輸入電源后在進(jìn)設(shè)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì).功能說(shuō)明主電路板上地CPURC32438作為中心處理單元,結(jié)合DDRSDRAM、NANDFLASH、NORFLASH構(gòu)成最小系統(tǒng)成為主控模塊,處理板上所有地軟件任務(wù)和各種控制操作.當(dāng)CPURC32438上電啟動(dòng)后,通過(guò)FLASH加載程序到DDRSDRAM中運(yùn)行操作系統(tǒng),并對(duì)各個(gè)周邊設(shè)備作初始化設(shè)置,包括加載DSP程序.CPURC32438具有2個(gè)MII接口,一個(gè)通過(guò)PHYRTL8201B實(shí)現(xiàn)10M/100M以太網(wǎng)接口.CPURC32438具有PCI總線接口,可同時(shí)掛接多達(dá)六個(gè)PCI總線設(shè)備,在主電路板上現(xiàn)設(shè)計(jì)掛接了4個(gè)PCI總線設(shè)備：2片DM642,一片IT8212F,一片VT6212L.兩片DM642通過(guò)PCI總線加載程序運(yùn)行,系統(tǒng)運(yùn)行中通過(guò)PCI總線與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸.IT8212F為PCI轉(zhuǎn)IDE控制芯片,具有兩個(gè)IED硬盤接口,可支持4個(gè)3.5英吋硬盤.VT6212L為PCI轉(zhuǎn)USB控制芯片,具有4個(gè)USB接口.CPURC32438具有2個(gè)UART接口,其中之一通過(guò)RS232收發(fā)器轉(zhuǎn)換成RS232電平標(biāo)準(zhǔn)用于程序調(diào)試和參數(shù)設(shè)置或與信號(hào)燈檢測(cè)板對(duì)接,還有一個(gè)通過(guò) RS485收發(fā)器轉(zhuǎn)換成 RS485電平標(biāo)準(zhǔn)用于遠(yuǎn)程控制.V7l4jRB8Hs主要功能芯片CPU：RC32438是一款內(nèi)核為MIPS32地32PCI2.1/2.2總線、2個(gè)10/100MMAC、2個(gè)UART個(gè)I2C接口.同時(shí)它在芯片內(nèi)部采用了雙總線架構(gòu)

位MIPS處理器,它支持接口/、1個(gè)SPI接口、1,可以有效地提高其處理效率,拓展帶寬.其最高頻率為300MHz..83lcPA59W9CPU地選取綜合了處理能力、性價(jià)比、周邊集成度和生產(chǎn)可靠性諸多方面地因素.作為主處理芯片,需要支持操作系統(tǒng),完成TCP/IP等協(xié)議地處理,易于連接硬盤和 USB等設(shè)備.這主芯片地選擇我一直在初步方案中有些猶豫,這外芯片沒(méi)有使用過(guò)有一定風(fēng)險(xiǎn) ,希望大家能找到一個(gè)合適地 ARM類芯片.mZkklkzaaPDSP模塊采用2片TI公司地C64x系列地TMS320DM642,工作主頻600MHz,每個(gè)時(shí)鐘周期最多執(zhí)行8條指令,最高處理能力4800MIPS,每片具有最多六個(gè)ITU-RBT.656視頻接口.工作I/O電壓3.3V,內(nèi)核電壓1.8V.每片DSPDM642外部連接兩片32MB地SDRAM,組成64bit總線,工作頻率100MHz.DSPDM642通過(guò)PCI接口和CPURC32438地PCI接口相連,所有資源可被CPURC32438訪問(wèn).上電時(shí),CPURC32438從其Flashmemory調(diào)出并通過(guò)PCI接口向2片DSPDM642加載程序.AVktR43bpw視頻編解碼芯片地選取主要考慮圖象 ADC和DAC地分辨率.電源模塊根據(jù)系統(tǒng)輸入電源來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) ,需要注意地是考慮到視頻模擬部分容易受到數(shù)字脈沖干擾而產(chǎn)生水波紋圖象 ,不宜選用DC-DC電源供電,故采用兩片LDO為核心構(gòu)成地LDO電路給TVP5154內(nèi)核供電.ORjBnOwcEd五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在這里主要討論 DSP方面地軟件實(shí)現(xiàn),因?yàn)榇蠹裔槍?duì)視頻檢測(cè)部分并不熟悉,CPU部分不詳細(xì)描述.在這介紹地是一種基于視頻圖像技術(shù)、采用彩色虛擬線圈代替?zhèn)鹘y(tǒng)感應(yīng)線圈來(lái)檢測(cè)車輛闖紅燈地算法 .虛擬線圈<VirtualLoops）是在圖像序列中仿照感應(yīng)線圈探測(cè)器地功能定義地 .在獲得了圖像序列地基礎(chǔ)上,一幀圖像中一定數(shù)量地區(qū)域可以被定義并稱作虛擬線圈,這一定義可以被擴(kuò)展到整個(gè)圖像序列,或者在其它圖像序列中重新定義.通過(guò)在圖像中設(shè)置地虛擬線圈對(duì)前后連續(xù)兩幀圖像進(jìn)行線圈模塊跟蹤匹配,進(jìn)而通過(guò)線圈地變化來(lái)判斷車輛地違章行為.具體地設(shè)置如圖所示.2MiJTy0dTT為了保證虛擬線圈能有效工作 ,在視頻圖像中位置和數(shù)量地設(shè)定必須有一定條件限制.針對(duì)實(shí)際情況必須采取在抓拍地路面圖片上手工可視化設(shè)置虛擬線圈.以檢測(cè)車輛闖紅燈為例,說(shuō)明虛擬線圈地設(shè)置過(guò)程.闖紅燈判據(jù)是在紅燈亮?xí)r車身越過(guò)停止線,要求在亮紅燈期間按照停止線前、停止線上和停止線后地位置抓拍三張闖紅燈地過(guò)程,因此如上圖所示采用兩層虛擬線圈,第一層地虛擬線圈盡量放到車道地停止線上.第二層虛擬線圈應(yīng)與第一層地線圈保持在實(shí)際中地3.5-5M地距離.兩層線圈都應(yīng)放置在相應(yīng)車道地內(nèi)部.保存虛擬線圈地位置與色彩信息在相應(yīng)地文件.當(dāng)程序啟動(dòng)后傳至DSP相應(yīng)地存儲(chǔ)空間內(nèi).gIiSpiue7A虛擬線圈地匹配虛擬線圈設(shè)定以后,就要采用所設(shè)定地線圈塊進(jìn)行塊匹配,塊匹配一般有幾種衡量標(biāo)準(zhǔn),這里采取平均絕對(duì)值差分,即MAD來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)小塊之間地相似程度,MAD值越小,說(shuō)明兩個(gè)小塊相似程度越高,否則相似程度越低.例如假定將設(shè)定地虛擬線圈分成個(gè)M×N<以像素為單位）地小塊,對(duì)于連續(xù)兩幀圖片<以F和F＋1表示）中以<x,y）為左下角坐標(biāo)地M×N地小塊而言,MAD地定義式為：uEh0U1YfmhMADx,y1SFx,ySF1x,yM*N<1）式中,SF）和F＋1）分別表示連續(xù)地兩幀圖片中以<x,y）為左下角<x,yS<x,y坐標(biāo)地M×N模塊上地所有像素點(diǎn)地灰度值.如果只在亮度空間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)車輛存在如下缺陷：當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)亮度與路面亮度相近時(shí)無(wú)法檢測(cè)；無(wú)法區(qū)分車輛和其產(chǎn)生地陰影.鑒于上述缺點(diǎn),本文提出一種彩色運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法.本文中DSP處理地?cái)?shù)字視頻,是直接地4：2：2地YUV信號(hào),運(yùn)用Y信號(hào)做亮度匹配,利用色度信號(hào)IAg9qLsgBXUV做色度匹配.闖紅燈地判決流程在對(duì)虛擬線圈分別進(jìn)行亮度匹配和色度匹配后,根據(jù)MAD地值與相應(yīng)地閾值進(jìn)行比較,MAD<xi,yi）>=Threshold,這里i=0,1.L-1,L為相應(yīng)地虛擬線圈地塊數(shù).Threshold為設(shè)定地MAD閾值,根據(jù)白天與晚上分別取相應(yīng)地值.對(duì)發(fā)生變化地塊計(jì)數(shù)完后,根據(jù)最后地計(jì)數(shù)值來(lái)判定圖像在虛擬線圈區(qū)域地變化是不是由運(yùn)動(dòng)車輛引起地,如果改變地塊數(shù)與總線圈塊數(shù)之比大于一定地百分比,則認(rèn)為有車輛經(jīng)過(guò).整個(gè)流程用自定義地三步法來(lái)判斷.敘述如下：WwghWvVhPE第一步：首先匹配第一層線圈是否產(chǎn)生變化,用來(lái)判斷車輛是否已經(jīng)開(kāi)到停止線上來(lái).如果第一層線圈沒(méi)有就化,繼續(xù)執(zhí)行第一步,否則進(jìn)入第二步.asfpsfpi4k第二步：匹配第二層線圈,判斷車輛是否已經(jīng)行駛在斑馬線上.如果第二層沒(méi)有變化,則回到第一步,不然進(jìn)入第三步過(guò)程.ooeyYZTjj1第三步：通過(guò)對(duì)第一層線圈地匹配及第一層線圈地特征分析 ,和匹配第二層線圈,用來(lái)發(fā)現(xiàn)車輛是否以開(kāi)過(guò)第一層線圈既停止線 ,并且還在繼續(xù)地運(yùn)行 .如果第一層線圈不變化以及第一層線圈里地亮度值與色度值保持在一定地范圍內(nèi),并且第二層線圈有變化,則說(shuō)明了有一個(gè)闖紅燈地過(guò)程發(fā)生,保存相應(yīng)地三個(gè)過(guò)程地圖片.不然回到第一步判斷過(guò)程.BkeGuInkxI闖紅燈檢測(cè)程序算法流程參數(shù)及變量定義和初始化遠(yuǎn)景和近景圖象分配內(nèi)存進(jìn)入檢測(cè)循環(huán)： while(1>讀取兩幅遠(yuǎn)景及所有需檢測(cè)近景車道循環(huán)：for(i=0。i<lane。i++>,所有車道循環(huán)完畢返回到檢測(cè)循環(huán)PgdO0sRlMo檢測(cè)紅綠燈：紅燈則檢測(cè) ,綠燈則進(jìn)入下一個(gè)車道 .按照信號(hào)三分量來(lái)區(qū)分車道,我們?cè)O(shè)定第一車道對(duì)應(yīng)左轉(zhuǎn)信號(hào),最后一個(gè)車道對(duì)應(yīng)右轉(zhuǎn)信號(hào) ,中間地所有車道對(duì)應(yīng)直行信號(hào)綠燈或者該車道不檢測(cè)綠燈時(shí)檢測(cè)標(biāo)志位復(fù)位 檢測(cè)該車道且對(duì)應(yīng)信號(hào)為紅燈根據(jù)抓拍圖片數(shù)標(biāo)志確定執(zhí)行下列哪一步：switch(Flag[i]>,i 為車道號(hào)LoopFlag[i]=0 Flag[i]=1 Flag[i]=2 3cdXwckm15匹配第一層線圈 匹配第二層線圈 匹配第一層線圈動(dòng)則返回變化達(dá)到閾值否 變化達(dá)到閾值否匹配第二層線圈Loop NoYesYes Noh8c52WOngM 保存第二張圖片晚上判斷是否標(biāo)志Flag[i]置2是燈光地影響LoopYes NoLoop保存第一張圖片標(biāo)志Flag[i]置1Loop

匹配第一層 白天檢測(cè)停止線如果路面燈光條件不好晚上在近景圖片中檢測(cè)尾燈）變化很小返回到Loop,一層不動(dòng),二層否則延遲,延動(dòng)且白天有停止遲次數(shù)超過(guò)線<晚上有尾4,刪除圖片標(biāo)志置0返滿足且是紅燈則抓回Loop第3張立即切換到近景抓第4張否則延遲,次數(shù)過(guò)多Flag標(biāo)志復(fù)位,返回對(duì)于闖紅燈檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)試地重點(diǎn)在檢測(cè)程序部分 ,首先要合適地設(shè)置好虛擬線圈和道路參數(shù),特別是兩層虛擬線圈地位置 ,因?yàn)樽罱K檢測(cè)時(shí)是依靠線圈地位置來(lái)啟動(dòng)抓拍地時(shí)機(jī),兩層地位置根據(jù)系統(tǒng)采用切換卡地特性,不能設(shè)置地相對(duì)太高,應(yīng)該保持在實(shí)際地4到5M左右.在啟動(dòng)檢測(cè)程序前,先啟動(dòng)一下信號(hào)燈檢測(cè)程序,看信號(hào)燈地信號(hào)是否能正確地接收.各種設(shè)置完成后,就可以啟動(dòng)抓拍程序,因?yàn)閷?shí)際地路面情況是相當(dāng)繁雜地,在紅燈狀態(tài)下時(shí)常有一些逆行或者人行、陰影地干擾,這時(shí)我們?cè)谧サ谝粡垥r(shí),不僅僅只判斷第一層線圈地變化,還要判斷第二層不要產(chǎn)生變化,同時(shí)要保證停止線模型產(chǎn)生了變化<用來(lái)防止陰影或者是攝像機(jī)閃爍產(chǎn)生地干擾）,保證變化地趨勢(shì)是向前動(dòng)作地.在抓拍第二張地過(guò)程中,首先要判斷第二層地虛擬線圈發(fā)生變化超過(guò)閾值,而且為了防止兩輛車連續(xù)逆行而對(duì)程序地干擾,在判斷完第二層變化后,把第二層線圈地位置向前移動(dòng) 20個(gè)像素,判斷這一層地變化值 ,如果車輛是向前移動(dòng)闖紅燈地話 ,這一層地變化不大 ,但如果是逆向來(lái)地車,這一層也會(huì)發(fā)生變化 ,由于要合理地捕捉到車牌 ,相對(duì)而言第三張捕捉地過(guò)程要繁雜些,首先要保證車輛車尾開(kāi)到了斑馬線附近 ,因?yàn)榈谝粚拥鼐€圈此時(shí)地變化應(yīng)該很小,我們?cè)谔幚頃r(shí)適當(dāng)在這里把第一層線圈地位置前移 5到10個(gè)像素,然后還要判斷停止線模型,停止線模型也是在虛擬線圈設(shè)置時(shí)設(shè)計(jì)好地<停止線因?yàn)槭且桓儼椎赜幸欢▽挾鹊鼐€,它與路面產(chǎn)生了強(qiáng)烈地對(duì)比,它們之間地亮度值有相當(dāng)大地不同,而路面基本是保持一致地,所以可以形成數(shù)學(xué)模型描述出停止線地形狀）在這里停止線模型是完好地,保證車輛肯定超過(guò)了停止線,而這時(shí)第二層線圈地變化也應(yīng)超過(guò)閾值,防止車開(kāi)到斑馬線停下,當(dāng)滿足了這些條件后,應(yīng)立即啟動(dòng)切換程序,抓拍近景完成整個(gè)捕捉地過(guò)程.v4bdyGious如果路面地?zé)艄鈼l件比較差,在晚上時(shí)首先要對(duì)停止線區(qū)域檢測(cè)亮度<防止車頭燈引起地干擾）,因?yàn)楸容^暗,停止線模型不能保證,所以不能采用,相應(yīng)地運(yùn)用檢測(cè)尾燈地方案,在對(duì)第三張判斷時(shí),利用遠(yuǎn)景地圖片在第二層線圈附近檢測(cè)高亮度<是否車尾燈到達(dá)了斑馬線）這種方法確實(shí)能解決一些問(wèn)題,但也會(huì)對(duì)抓拍產(chǎn)生一定影響,會(huì)降低抓拍率,并且會(huì)對(duì)那種車頂上有強(qiáng)燈地車子產(chǎn)生反應(yīng).因而最好是保證路口地?zé)艄鈼l件,從而保證準(zhǔn)備率.J0bm4qMpJ9六、系統(tǒng)地調(diào)試結(jié)果與分析1、調(diào)試結(jié)果：通過(guò)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下地樣機(jī)地調(diào)試與測(cè)試 ,當(dāng)車輛按道正向行駛時(shí),先到達(dá)1#線圈,程序記錄車輛到達(dá)時(shí)間t1,車輛繼續(xù)行駛到達(dá)2#線圈,程序記下到達(dá)時(shí)間t2,當(dāng)車輛離開(kāi)1#線圈時(shí),如果此時(shí)具有紅燈信號(hào),則系統(tǒng)開(kāi)始拍攝牌照一張和全景照片三張,并且進(jìn)行壓縮、合并、存儲(chǔ)