IEEE1394視頻視覺系統(tǒng)中DSP軟硬件設(shè)計(jì)

 摘  要：介紹了用數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)視頻流控制處理功能的軟硬件設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)論述了如何設(shè)計(jì)DSP的軟件及外圍硬件，完成IEEE1394設(shè)備自標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑敿?xì)過程。同時(shí)還提出了一種用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的變加權(quán)背景恢復(fù)算法及其DSP實(shí)現(xiàn)方案。這種用DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字視覺算法的成功嘗試，對(duì)于實(shí)現(xiàn)其他視覺功能具有一定的借鑒意義。
 
關(guān)鍵詞：DSP IEEE1394a 視頻采集 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)

    本文介紹了一種以DSP為核心、基于IEEE1394總線的圖像實(shí)時(shí)采集處理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。此外還提出了一種易于用DSP實(shí)現(xiàn)且存儲(chǔ)器資源占用率小的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法。據(jù)了解，目前國內(nèi)外大多數(shù)的計(jì)算機(jī)視覺研究都是用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)現(xiàn)的，因此在實(shí)時(shí)性和成本方面受計(jì)算機(jī)平臺(tái)的制約。本文討論了一種計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，并在此平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行目標(biāo)檢測(cè)?？梢哉f，這是一次用DSP實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺算法的成功嘗試，對(duì)于其它算法的硬件實(shí)現(xiàn)有一定的借鑒意義。

                圖1 硬件系統(tǒng)框圖

    采用IEEE1394總線作為傳輸接口是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像采集的根本保證。IEEE1394是由國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）制定的一種高速串行總線協(xié)議。1394總線具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    *支持熱插拔和即插即用：

    *提供統(tǒng)一的通用接口，并且具有總線供電能力（每一端口的最大輸出電流為1.5A，輸出電壓8～33Vdc）；

    *傳輸速率高100～400Mbps；

    *不依賴計(jì)算機(jī)，支持1394設(shè)備間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。

    其中第四點(diǎn)是目前常用的USB2.0總線無法實(shí)現(xiàn)的，也正是這一優(yōu)點(diǎn)使得1394不僅是一種計(jì)算機(jī)外設(shè)連接總線，更是多種消費(fèi)類電子產(chǎn)品的連接方案。

                    圖2 幀緩存訪問次序

    另外，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻圖像的實(shí)時(shí)采集和處理，充分發(fā)揮1394總線的高速傳輸速率，筆者選用了TI公司的TMS320VC33數(shù)字信號(hào)處理器作為主控制器。這是一款高性能浮點(diǎn)DSP，它具有17ns的指令周期和60MIPS的處理能力。

    下面將分別介紹這套DSP系統(tǒng)的工作原理，軟、硬件設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法的改進(jìn)和實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)組成及工作原理

    本系統(tǒng)是為驗(yàn)證并實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算機(jī)視覺算法而搭建的一個(gè)硬件平臺(tái)，用五片512K