基于异构多核体系的汽车远程监控系统设计
2．3．2 运动目标检测模块
视频图像是三维图像的二维投影，当三维图像发生变化时二维图像也会发生相应的变化，通过对连续帧间的变化进行实时计算，当有运动目标时会引起帧差。系统中采用10级帧差法，可以根据对检测灵敏度的要求设置报警级别，同时对监控区的不同范围采用不同的权值，以提高运动目标的判断准确度。由于实行帧差算法要求很高的实时性，对连续采集的大量图像信号要即时处理，否则影响测试结果，系统中用处理器NIOS II Core2单独完成这份工作。用SDRAM作为摄像头采集的图像信号缓存，这里采用Teraisc公司提供的4 PortsSDRAM Controller-IP核，将CMOS摄像头采集经转换的RGB信号以16位存储于SDRAM中。在SDRAM中存储连续的两帧图像信号，通过4 Ports SDRAM Controller IP的两个输出Port(端口)同时传输给NIOS II Core2处理。其中的一个输出Port再接VGA口。图像存储关系如图5所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/197705.htm
2．3．3 JPE6图像压缩IP核设计
为了便于GPRS的图像传输，需要对图像进行压缩，这里采用JPEG压缩标准对图像进行压缩，用Verflog设计JPEG图像压缩DSP模块作为系统的协处理器，并挂接于系统Avalon总线。JPEG标准中压缩算法的步骤包括二维DCT、量化、熵编码等。其编码过程框图如图6所示。
在设计编码器时先对图像进行分块，对RGB信号进行YCbCr转换，YCbCr信号进行2D-DCT转换并同时进行ZigZag扫描将二维数据转换为系数连续相关的一维数据，根据JPEG组织提供的量化表对数据进行量化压缩，最后对量化结果进行VLC编码和Haffman编码得到压缩结果。其中核心的部分是2D-DCT转换，这里介绍其设计过程：离散余弦变换是一种正交变换，2D-DCT的变换公式如下：
系统采用矩阵乘法，查找系数表和矩阵转置的方法实现2D-DCT。在设计过程中多次用到Altera提供的Megafuncation库：ALTMULT_ADD乘加运算、LPM_ADD_SUB交替加减运算、ALTSHIFT_TABS移位寄存器等加速设计。这里以《Image and Video CompressionStandard))中给出的测试矩阵RAW作为输入，MATLAB的计算结果和Modelsim的时序仿真结果如图7所示，结果表明误差在l左右，完全满足系统要求。
图7 2D-DCT_Z的MATLAB计算结果和Modelsim时序仿真结果比较
2．4 GPRS无线通信模块
GPRS是一种基于GSM的新型移动分组数据承载业务，其最高速率可达到170kb／s。GPRS允许业务用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，能够确保分组模式数据应用的成本效益和网络资源的有效利用。系统通过GPRS无线通信模块发送中文短信和彩信，采用SIMCOM公司的SIM300Z芯片。当系统检测的加速度倾角或震动能量超过所设定的阈值时，将计算值以短信发送给用户。当系统检测到运动目标时，先发送短信提示，随后将压缩的JPG图片以彩信发送到客户端。
评论