基于DM642的智能視頻監控系統的DSP實(shí)現

　　引言

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展，城市交通和基礎設施的不斷進(jìn)步，人們對安全的要求不斷提高，視頻監控系統已經(jīng)廣泛用于小區安全監控、火警監控、流量控制以及軍事、銀行、商場(chǎng)、機場(chǎng)、地鐵等公共場(chǎng)所的安全防范。近年來(lái)，數字視頻監控正以其無(wú)可比擬的優(yōu)勢逐漸取代模擬視頻監控，為用戶(hù)提供更安全、更智能化的視頻監控服務(wù)。智能監控向網(wǎng)絡(luò )化，智能化，數字化發(fā)展。目前最先進(jìn)的數字視頻監控系統已經(jīng)具有智能化分析功能，以計算機圖像處理技術(shù)為基礎，對實(shí)時(shí)場(chǎng)景中的目標進(jìn)行檢測、識別、跟蹤分析，并在此基礎之上進(jìn)行行為理解分析，從而代替或者部分代替人類(lèi)進(jìn)行監視活動(dòng)。

　　近年來(lái)，視頻監控系統平臺的設計層出不窮，而少有系統架構設計層面的介紹。國內外較為常見(jiàn)的系統設計，一種是使用PC機作為算法運行的硬件平臺，如Morita等采用的C/S結構[1]或Dias等采用的分布式結構[2]。這種系統的主要缺點(diǎn)是成本高，由于PC對數字圖像處理不易優(yōu)化，智能算法很難達到實(shí)時(shí)要求。另一種使用專(zhuān)門(mén)數字圖像處理器構建硬件平臺。這種系統的最大不足在于隨著(zhù)系統規模擴大、信息量增多，加大了服務(wù)器負擔，進(jìn)而影響了整個(gè)系統。

　　在算法研究上，視頻監控關(guān)鍵技術(shù)包括：背景建立，動(dòng)目標檢測，動(dòng)目標提取與跟蹤，動(dòng)目標智能分析。其中背景建立和動(dòng)目標檢測是關(guān)鍵技術(shù)中的基礎，其實(shí)現的好壞直接影響監控效果。目前較常見(jiàn)的算法有：幀間差分法[3]，背景差分法[4]，光流法[5]等。已有很多仿真工作見(jiàn)報道，但是較少有系統實(shí)現了的基于數字信號處理器DSP的嵌入式實(shí)時(shí)處理。

　　本文設計的視頻監控系統遵循數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化的發(fā)展趨勢，綜合考慮對上述不足進(jìn)行改進(jìn)，可以使用普通模擬攝像頭作為視頻源進(jìn)行本地實(shí)時(shí)智能監控，也可以使用網(wǎng)絡(luò )攝像機作為視頻源進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)智能監控。在算法上較好地解決了監控算法背景更新，動(dòng)目標檢測等關(guān)鍵技術(shù)。提出并實(shí)現了對可疑物報警、對貴重物體丟失報警等算法。

　　系統設計

　　系統硬件

　　本系統的硬件由多塊自行開(kāi)發(fā)的數字信號處理(DSP)板卡組成，主要提供對本地和遠程視頻監控的硬件支持。每塊DSP板卡包括：基于TMS320DM642(TI多媒體數字信號處理DSP芯片，下文簡(jiǎn)稱(chēng)DM642)核心處理模塊，外設存儲器模塊，總線(xiàn)控制模塊，模擬視頻輸入模塊，PCI模塊。系統硬件框圖如圖1。

　　系統軟件

　　·DSP端軟件

　　DSP板卡運行多通道的智能監控算法，算法以庫形式提供。軟件構架則以算法庫為核心、DSP/BIOS[6]和RF5[7]為框架進(jìn)行構建。DSP/BIOS是TI公司提出的高度優(yōu)化、可裁剪的DSP實(shí)時(shí)操作系統內核，提供了搶占式的線(xiàn)程調度，內存管理，外設管理和可視化的調試工具等特性。RF5是一種基于DSP/BIOS的DSP軟件框架，提供了內存管理策略，線(xiàn)程模型，通道封裝和算法管理。一臺服務(wù)器主機中可以安裝5張獨立的DSP板卡。