基于TW2834視頻控制器的運動(dòng)檢測

摘要：介紹了采用TechWell公司的TW2834芯片實(shí)現運動(dòng)檢測的軟硬件設計方法，給出了用TW2834實(shí)現運動(dòng)參數檢測的設計要點(diǎn)，同時(shí)對應用SST89E516RD2單片機和TW2834進(jìn)行運動(dòng)檢測的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析總結。
關(guān)鍵詞：視頻監控；運動(dòng)檢測；TW2834；SST89E516RD2

0 引言
視頻監控系統是物聯(lián)網(wǎng)安全防范系統的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統。視頻監控以其直觀(guān)、準確、及時(shí)和信息內容豐富而廣泛應用于電力系統的變電站、交通運輸、超市防盜、軍事安全、小區安防等諸多領(lǐng)域。
視頻監控系統在人們日常生活中的廣泛使用，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也提高了公共環(huán)境的安全防護效果。20多年來(lái)，視頻監控系統經(jīng)歷了從第一代百分之百的模擬系統，到第二代部分數字化的系統，再到第三代完全數字化的系統以及現代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展演變。其實(shí)，在第三代視頻監控系統中，智能化技術(shù)就已經(jīng)滲透到視頻監控系統中，如運動(dòng)圖像的檢測就有利于可疑活動(dòng)的判斷，從而及時(shí)告知監控中心。因此，運動(dòng)檢測的研究，對于視頻監控系統的研究和完善，具有重要的參考意義和實(shí)用價(jià)值。

1 運動(dòng)檢測
運動(dòng)分析與估計是數字視頻處理的基本內容，也是視頻處理研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前，用于運動(dòng)檢測的方法有圖像序列差分法、塊匹配算法、光流法等。其中，圖像序列差分法分為幀間差分法和背景差分法兩種算法，本文基于TW2834的運動(dòng)檢測方法就是基于背景差分法實(shí)現的。

2 T772834的運動(dòng)參數檢測
2．1 屏蔽區域和檢測區域
基于TW2834實(shí)現的運動(dòng)檢測算法使用全屏視頻數據并檢測每個(gè)單元(以16X12像素為單元)的運動(dòng)狀況。用于運動(dòng)檢測的全屏視頻數據由每行704個(gè)像素組成，NTSC格式的視頻為240行，PAL格式的視頻為288行。在水平方向的起始像素個(gè)數可通過(guò)MD_ALIGN寄存器設置為0～15的某個(gè)值。每個(gè)檢測單元可以通過(guò)MD_MASK寄存器設置是否屏蔽。當對應單元的屏蔽位被設為1時(shí)，則該單元不做運動(dòng)檢測。MD_MASK寄存器在讀模式和寫(xiě)模式下有不同的功能。在寫(xiě)模式下，設置MD_MASK為1，則對應的單元不做運動(dòng)檢測；在讀模式下，MD_MASK寄存器則根據MASK_MODE寄存器的不同值提供兩類(lèi)信息。當MASK_MODE=1時(shí)，MD_MASK寄存器提供檢測單元的屏蔽信息；當MASK_MODE=0時(shí)，MD_MASK寄存器提供檢測單元的運動(dòng)檢測結果，MD_MASK=1表示對應的檢測單元有運動(dòng)，否則沒(méi)有運動(dòng)。
2．2 靈敏度控制
運動(dòng)檢測單元通過(guò)4個(gè)靈敏度參數來(lái)控制運動(dòng)檢測的閾值，通過(guò)MD_LVSENS寄存器可設置亮度靈敏度，通過(guò)MD_SPSENS寄存器和MD_CELSE NS寄存器可設置空間靈敏度，而通過(guò)MD_TMPSENS寄存器則可設置時(shí)間靈敏度。
內置的運動(dòng)檢測算法可通過(guò)當前場(chǎng)和參考場(chǎng)的亮度差來(lái)判斷是否有運動(dòng)發(fā)生。當亮度差大于MD_LVSENS的值時(shí)，表示已檢測到運動(dòng)。運動(dòng)檢測單元的靈敏度隨MD_LVSENS值的減小而增強，但是，如果MD_LVSENS的值太小，則運動(dòng)檢測模塊的抗干擾能力會(huì )減弱。
由于運動(dòng)檢測僅通過(guò)亮度差來(lái)判斷，因此，抗空間隨機噪聲的能力很差。為了防止由于隨機噪聲而引起的運動(dòng)檢測錯誤，TW2834使用了空間濾波器。MD_SPSENS定義了一場(chǎng)視頻檢測到運動(dòng)的運動(dòng)檢測單元的個(gè)數。增大MD_SPSENS的值，可以增強空間隨機噪聲的抗干擾能力。每一個(gè)檢測單元有4個(gè)子單元，每個(gè)檢測單元是否檢測到運動(dòng)取決于其4個(gè)子單元。MD_CELSENS定義了被檢測單元檢測到運動(dòng)時(shí)的子單元檢測到運動(dòng)的個(gè)數。同樣，增大MD_CELSENS的值，可以提高視頻小區域內的抗空間隨機噪聲的能力。
時(shí)間濾波器用于濾除時(shí)間隨機噪聲引起的虛假運動(dòng)，MD_TMPSENSE濾波器用于控制時(shí)間靈敏度，增大MD_TMPSENS的值可以增強抗時(shí)間隨機噪聲的能力。
2．3 速度控制
運動(dòng)的物體具有不同的速度，較快的運動(dòng)物體在相鄰場(chǎng)視頻出現和消失的速度比較快，反之，速度則慢。由于內置的運動(dòng)檢測算法僅根據相鄰場(chǎng)的亮度差來(lái)判斷，因此，較快的運動(dòng)物體相對比較慢的運動(dòng)物體更利于運動(dòng)的檢測。為了解決這個(gè)問(wèn)題，MD_SPEED參數可以將用于運動(dòng)檢測的相鄰場(chǎng)視頻增加到64場(chǎng)。MD_SPEED參數設置用于亮度比較的兩場(chǎng)視頻的間隔。因此，對于較快的運動(dòng)物體，MD_SPEED需要設置得較小，而較慢的運動(dòng)物體則需要設置得較大。MD_SPEED的值必須比MD_TMPSENS的值要大。另外，TW2834用1個(gè)參數控制參考場(chǎng)的選擇。MD_FLD寄存器是一個(gè)場(chǎng)的選擇參數，如奇數、偶數、任何場(chǎng)或幀等。MD_REFFLD寄存器用于控制更新參考場(chǎng)的周期。MD_REFFLD=0時(shí)，當前場(chǎng)與參考場(chǎng)的間隔始終為MD_SPEED的值，也就是說(shuō)，參考場(chǎng)隨每場(chǎng)視頻的變化而更新。MD_REFFLD=0時(shí)，當前場(chǎng)與參考場(chǎng)的關(guān)系如圖1所示。

當MD_REFFLD=1時(shí)，參考場(chǎng)只是在MD_SPEED所指示的時(shí)間間隔才更新參考場(chǎng)。在這種情況下，TW2834可以在一定的靈敏度檢測不同速度的運動(dòng)物體。MD_REFFLD=1時(shí)，當前場(chǎng)與參考場(chǎng)的關(guān)系如圖2所示。
TW2834通過(guò)MD_STRB_EN和MD_STRB寄存器來(lái)控制參考場(chǎng)／幀的更新時(shí)間。MD_STRB_EN=0時(shí)，參考場(chǎng)／幀自動(dòng)更新并保存；MD_STRB_EN=1時(shí)，參考場(chǎng)／幀只有當MD_STRB=1時(shí)才能被更新和保存。