基于Nios Ⅱ軟核的人臉檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
引言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/190744.htm人臉檢測(cè)跟蹤是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中十分重要的研究領(lǐng)域,正受到越來(lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)基于PC平臺(tái)的人臉檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)體積大,不能滿足便攜的要求,更不適合露天使用;而采用通用的DSP芯片組成的系統(tǒng),外圍電路較復(fù)雜,設(shè)計(jì)與調(diào)試都需要較長(zhǎng)的時(shí)間,且系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和移植性不好。利用32位Nios Ⅱ軟核處理器在FPGA上完成設(shè)計(jì),減小了系統(tǒng)的體積,而且在PC上開發(fā)的程序可移植到Nios Ⅱ處理器上,實(shí)現(xiàn)了片上系統(tǒng)。采用Nios Ⅱ處理器的自定義指令,用硬件實(shí)現(xiàn)部分算法,大大提高了數(shù)據(jù)的處理速度,保證了較好的實(shí)時(shí)性。在外圍電路不變的情況下,通過(guò)更新FPGA內(nèi)部的電路設(shè)計(jì),能使系統(tǒng)功能升級(jí)和增強(qiáng)。
系統(tǒng)組成及工作原理
人臉檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合可以定制為不同的功能,而且不同的功能只需要在Nios中寫入相應(yīng)的C語(yǔ)言程序即可,不需要再做硬件板,非常方便。下面介紹一種比較通用的人臉檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 基于Nios Ⅱ軟核的人臉檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的人臉檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)主要包括三個(gè)模塊:圖像采集模塊,人臉檢測(cè)跟蹤模塊以及數(shù)據(jù)通信模塊。
圖像采集模塊
該模塊主要包括攝像頭和外擴(kuò)SRAM。本系統(tǒng)采用的圖像傳感器是OV7620,OV7620是美國(guó)OmniVision 公司開發(fā)的1/ 3英寸,30 萬(wàn)像素CMOS 彩色圖像傳感器,該芯片將CMOS 光感應(yīng)核與外圍輔助電路集成在一起,具有可編程控制與視頻模/ 數(shù)混合輸出等功能。該芯片的主要特性有:最大分辨率為664 ×492 ,同時(shí)支持VGA (640 ×480 分辨率) 和QVGA(320 ×240 分辨率) 兩種模式。輸出幀頻在0.5fps~30fps 之間可調(diào)。輸出窗口尺寸在4 ×2~ 664 ×492 之間可調(diào)。圖像數(shù)據(jù)輸出格式可以為8 位/ 16 位的YCrCb 4 : 2 :2 ITU2656 、IR2601GRB 4 :2 :2或RGB Raw Data。能工作在逐行/隔行掃描方式下,也能工作在彩色/ 黑白模式下。上述的所有性能,用戶可以根據(jù)自己的需要,通過(guò)SC2CB 接口設(shè)置芯片內(nèi)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行選擇。
人臉檢測(cè)跟蹤模塊
該模塊采用的FPGA選擇Altera公司Stratix系列的EP1S25。該芯片的片上資源比較豐富,有25660個(gè)邏輯單元(LE),1944576 bit的RAM,10個(gè)DSP模塊,6個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL),用戶可用的I/O最多達(dá)到702個(gè)。在EP1S25中嵌入Nios軟核,控制連接在外部總線上的SRAM和Flash,用它的以太網(wǎng)模塊單元控制以太網(wǎng)接口芯片LAN91C11。
其中FPGA 是主芯片,在1 片F(xiàn)PGA 中包含了Nios 處理器、SRAM 控制器、SDRAM 控制器、Flash控制器、UART 以及攝像頭和外擴(kuò)SRAM 控制器的用戶邏輯模塊。這正體現(xiàn)了Nios 的優(yōu)勢(shì),將很多資源集中在FPGA中為設(shè)計(jì)PCB 帶來(lái)了便利, 而且對(duì)系統(tǒng)的更改也變得非常容易,只要重新在FPGA 中添加不同的模塊就可以了。SRAM 中存儲(chǔ)嵌入式系統(tǒng)所用的向量表、數(shù)據(jù)和程序。Flash 用于在系統(tǒng)掉電的情況下存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。
評(píng)論