基于異構多核體系的汽車(chē)遠程監控系統設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
2．3．2 運動(dòng)目標檢測模塊
視頻圖像是三維圖像的二維投影，當三維圖像發(fā)生變化時(shí)二維圖像也會(huì )發(fā)生相應的變化，通過(guò)對連續幀間的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)計算，當有運動(dòng)目標時(shí)會(huì )引起幀差。系統中采用10級幀差法，可以根據對檢測靈敏度的要求設置報警級別，同時(shí)對監控區的不同范圍采用不同的權值，以提高運動(dòng)目標的判斷準確度。由于實(shí)行幀差算法要求很高的實(shí)時(shí)性，對連續采集的大量圖像信號要即時(shí)處理，否則影響測試結果，系統中用處理器NIOS II Core2單獨完成這份工作。用SDRAM作為攝像頭采集的圖像信號緩存，這里采用Teraisc公司提供的4 PortsSDRAM Controller-IP核，將CMOS攝像頭采集經(jīng)轉換的RGB信號以16位存儲于SDRAM中。在SDRAM中存儲連續的兩幀圖像信號，通過(guò)4 Ports SDRAM Controller IP的兩個(gè)輸出Port(端口)同時(shí)傳輸給NIOS II Core2處理。其中的一個(gè)輸出Port再接VGA口。圖像存儲關(guān)系如圖5所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/197705.htm
2．3．3 JPE6圖像壓縮IP核設計
為了便于GPRS的圖像傳輸，需要對圖像進(jìn)行壓縮，這里采用JPEG壓縮標準對圖像進(jìn)行壓縮，用Verflog設計JPEG圖像壓縮DSP模塊作為系統的協(xié)處理器，并掛接于系統Avalon總線(xiàn)。JPEG標準中壓縮算法的步驟包括二維DCT、量化、熵編碼等。其編碼過(guò)程框圖如圖6所示。
在設計編碼器時(shí)先對圖像進(jìn)行分塊，對RGB信號進(jìn)行YCbCr轉換，YCbCr信號進(jìn)行2D-DCT轉換并同時(shí)進(jìn)行ZigZag掃描將二維數據轉換為系數連續相關(guān)的一維數據，根據JPEG組織提供的量化表對數據進(jìn)行量化壓縮，最后對量化結果進(jìn)行VLC編碼和Haffman編碼得到壓縮結果。其中核心的部分是2D-DCT轉換，這里介紹其設計過(guò)程：離散余弦變換是一種正交變換，2D-DCT的變換公式如下：
系統采用矩陣乘法，查找系數表和矩陣轉置的方法實(shí)現2D-DCT。在設計過(guò)程中多次用到Altera提供的Megafuncation庫：ALTMULT_ADD乘加運算、LPM_ADD_SUB交替加減運算、ALTSHIFT_TABS移位寄存器等加速設計。這里以《Image and Video CompressionStandard))中給出的測試矩陣RAW作為輸入，MATLAB的計算結果和Modelsim的時(shí)序仿真結果如圖7所示，結果表明誤差在l左右，完全滿(mǎn)足系統要求。
圖7 2D-DCT_Z的MATLAB計算結果和Modelsim時(shí)序仿真結果比較
2．4 GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊
GPRS是一種基于GSM的新型移動(dòng)分組數據承載業(yè)務(wù)，其最高速率可達到170kb／s。GPRS允許業(yè)務(wù)用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò )資源，能夠確保分組模式數據應用的成本效益和網(wǎng)絡(luò )資源的有效利用。系統通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送中文短信和彩信，采用SIMCOM公司的SIM300Z芯片。當系統檢測的加速度傾角或震動(dòng)能量超過(guò)所設定的閾值時(shí)，將計算值以短信發(fā)送給用戶(hù)。當系統檢測到運動(dòng)目標時(shí)，先發(fā)送短信提示，隨后將壓縮的JPG圖片以彩信發(fā)送到客戶(hù)端。
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