IEEE1394視頻視覺系統(tǒng)中DSP軟硬件設計

 摘  要：介紹了用數(shù)字信號處理器實現(xiàn)視頻流控制處理功能的軟硬件設計方案。重點論述了如何設計DSP的軟件及外圍硬件，完成IEEE1394設備自標識及數(shù)據傳輸?shù)脑敿氝^程。同時還提出了一種用于運動目標檢測的變加權背景恢復算法及其DSP實現(xiàn)方案。這種用DSP實現(xiàn)數(shù)字視覺算法的成功嘗試，對于實現(xiàn)其他視覺功能具有一定的借鑒意義。
 
關鍵詞：DSP IEEE1394a 視頻采集 運動目標檢測

    本文介紹了一種以DSP為核心、基于IEEE1394總線的圖像實時采集處理系統(tǒng)的軟硬件設計。此外還提出了一種易于用DSP實現(xiàn)且存儲器資源占用率小的運動目標檢測算法。據了解，目前國內外大多數(shù)的計算機視覺研究都是用計算機軟件處理實現(xiàn)的，因此在實時性和成本方面受計算機平臺的制約。本文討論了一種計算機視覺系統(tǒng)的硬件平臺設計方案，并在此平臺上實現(xiàn)了運行目標檢測?？梢哉f，這是一次用DSP實現(xiàn)計算機視覺算法的成功嘗試，對于其它算法的硬件實現(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現(xiàn)實時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（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：

    *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；

    *不依賴計算機，支持1394設備間的點對點傳輸。

    其中第四點是目前常用的USB2.0總線無法實現(xiàn)的，也正是這一優(yōu)點使得1394不僅是一種計算機外設連接總線，更是多種消費類電子產品的連接方案。

                    圖2 幀緩存訪問次序

    另外，為了實現(xiàn)數(shù)字視頻圖像的實時采集和處理，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)字信號處理器作為主控制器。這是一款高性能浮點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、硬件設計以及運動目標檢測算法的改進和實現(xiàn)。

系統(tǒng)組成及工作原理

    本系統(tǒng)是為驗證并實現(xiàn)各種計算機視覺算法而搭建的一個硬件平臺，用五片512K