基于DM6446的视频运动车辆检测系统

　　摘 要： 给出了一种基于DM6446 处理器的视频运动车辆检测系统的技术实现方法，介绍了系统的硬件结构及软件设计思路。结合DM6446 双核处理器的特点，给出了处理器ARM 端与DSP 端通信及双缓冲区切换的具体方法。在视频运动车辆检测算法上，采用差异积累法对DM6446 实时获取的交通视频数据进行背景建模，用背景差法检测车辆运动区域，再结合Otsu 阈值化、形态学滤波及区域生长等算法，最终在DM6446 硬件平台上实现视频运动车辆的实时检测。实验结果表明，该系统具有良好检测效果。

　　随着现代交通运输业的快速发展，道路上的车辆日益增多，而伴随而来的交通拥堵、道路使用效率不高等问题却给日常交通管理带来了重重困难。融合了计算机、电子等现代高新科技的智能交通系统（ITS:Intelligent Transport System）提供了解决方法。

　　运动车辆检测是ITS 的重要组成部分，本文探讨了以TI 的TMS320DM6446（简称DM6446）为嵌入式开发平台的交通视频信息采集和处理系统的设计，通过分析实时交通视频序列，采用差异积累背景建模、Otsu 自动阈值选取、形态学滤波及区域生长定位等技术，最终实现交通场景视频运动车辆的检测。

　　1 系统硬件构成

　　本系统选用的TMS320DM6446 是基于ARM926 和TMS320C64x+两个核心的、高度集成的数字媒体处理器。ARM926EJ-S 采用管道化流水线可以执行32bit/16bit 指令集，并提供了独立的16KB的指令Cache 和8KB 的数据Cache，可有效控制和管理外部中断、各种接口及外设。TMS320C64x+属TMS320C6000 系列高性能的定点DSP 处理器，集成了64 个32 位通用寄存器和8 个功能单元，硬件支持块循环操作，采用二级Cache 结构：L1 程序/数据Cache 和L2 存储/Cache.ARM 和DSP 共享外部256MB DDR SDRAM 存储器，64MB NAND Flash用于存放ARM 和DSP 代码。

　　系统硬件平台还包含视频处理子系统（VPSS）和众多外设资源。VPSS 是DM6446 中专门负责视频输入输出的硬件模块，由视频处理前端（VPFE）和视频处理后端（VPBE）组成，系统模拟视频信号经由TVP5150解码器解码成YUV422 格式的视频数据后传送给VPFE 的CCD 控制器，然后通过EMIF 接口将暂存在VPSS 内部Buffer 中的数据传送到外部DDR SDRAM中。VPBE 的屏幕显示（OSD）模块将视频数据以YCbCr形式提交给视频编码器（VENC），通过视频编码器输出到VGA 或CVBS 接口。本文处理系统的硬件拓扑结构如图1 所示。

　　

　　图1 DM6446 系统平台硬件结构示意图

　　2 系统软件设计

　　图2 示意了系统硬件平台软件处理模块的组成结构。如图2 所示，软件部分主要完成3 个任务：图像的采集与存放、ARM 与DSP 通信和视频图像处理。

　　

　　图2 DM6446 系统平台软件模块构成框图。

　　ARM 端负责初始化系统并控制数据的采集和存放。系统初始化时VPSS 被配置为场模式，VPFE 负责将采集到的视频数据连续传送到内存缓冲区。由于ARM 端在向内存中存放图像时DSP 端不能同时读取，为了保证数据处理的正确性，本文采用双缓冲机制，即：设定两个各自连续的帧缓冲区VIDEO BUF0 和video BUF1，视频数据交替的向这两个区域缓冲刷新。

　　ARM 与DSP 两核之间的通讯通过内存共享和中断的方式实现。ARM 通过寄存器ARM2DSP0 向DSP发出中断信号，DSP 使用寄存器DSP2ARM0 给ARM发送中断信号。发中断的一方在中断信号发出前向共享内存填写命令，接收中断的一方在中断函数中读取命令，其他模块按照当前的命令执行相应任务。

　　视频图像的处理在DSP 核上进行，采集到的视频图像数据为YUV422 格式，算法处理时仅读取视频数据的Y 分量，紧接将视频数据进行差异积累背景建模、运动区域检测等操作以实现对视频序列运动目标的检测。最后DSP 负责将检测完的视频数据存放至固定显示缓存区，由VPBE 读取后显示。