智能型動(dòng)態(tài)圖像追蹤自控車(chē)

　　本設計主要是針對每秒10張frame，而每個(gè)frame為640×480全彩24bit的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行圖像辨視，每秒必須處理8.78M Byte的數據量，并進(jìn)行二值化及X軸、Y軸Histogram的圖像處理，由于必須快速處理大量圖像信息，所以采用硬件加速，軟件控制的架構來(lái)實(shí)現，此外，由于本設計的SDRAM資源可以切換給Nios來(lái)使用，所以亦可使用Nios來(lái)讀取SDRAM的圖像信息并進(jìn)行圖像處理，此外，在測試圖像處理算法時(shí)，也利用BCB開(kāi)發(fā)出PC端的仿真程序，而配備如下(Intel 1.6GHz Core Duo,1G RAM, 1.3 Mega CMOS 傳感器 )，以下就三者實(shí)驗數據進(jìn)行比較，如表1所示。

設計架構　

    　.　系統流程

圖7 系統流程圖
　　系統流程如圖7所示。
　　.　系統架構圖

圖8 系統方框圖
　　由系統方框圖8可知，本設計使用雙核的系統，其中一個(gè)CPU是用來(lái)控制CMOS 控制器模塊，而另一個(gè)CPU可以控制大部份的外圍器件，而兩個(gè)CPU之間是利用輸出及輸入PIO腳位，來(lái)達到傳遞數據的目的，這樣設計的好處是，可利用一個(gè)CPU全速處理大量圖像信息，而另一個(gè)CPU可以負責車(chē)控系統，若從圖像中偵測到偏離或碰撞危險時(shí)，將能通過(guò)PIO來(lái)觸發(fā)另一個(gè)CPU的中斷，進(jìn)而實(shí)時(shí)告知車(chē)控系統下達較正方向或閃避的控制命令，本設計使用到許多的外圍器件包含：Flash Memory、SDRAM、SRAM、M4K RAM、LCM、JTAG-UART、RS232、GPIO、Button、Switch、Timer、LED、Segment、VGA、CMOS 傳感器等。

　　.　圖像處理方框圖

圖9圖像處理方框圖
　　由圖9可發(fā)現，本設計之所以能達到實(shí)時(shí)圖像及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤，是因為當CMOS 傳感器下圖像擷取時(shí)，便能通過(guò)硬件器件，將數據從RAW Data轉成RGB再進(jìn)行二值化或灰階的處理，以利進(jìn)行圖像處理，而且同時(shí)亦在VGA上立即顯示出該圖像，整個(gè)過(guò)程均是由硬件來(lái)做;在圖像追蹤時(shí)，Nios可以通過(guò)X軸或Y軸的直方圖統計方式來(lái)進(jìn)行標示目標物，所以一張新的圖像進(jìn)來(lái)時(shí)，Nios并不用做任何處理，即可讀出所需要的數值，這樣一來(lái)才能達到所期待的硬件加速效能。

表1  三種圖像處理平臺的效能分析