人臉檢測系統(tǒng)的SoPC設(shè)計

摘  要：本文采用Nios Ⅱ軟核處理器在FPGA上設(shè)計了一種人臉檢測系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)作了較詳細的闡述。設(shè)計結(jié)果表明，該系統(tǒng)體積小，數(shù)據(jù)處理速度快，保證了很好的實時性。

關(guān)鍵詞：人臉檢測；FPGA； 軟核處理器；片上系統(tǒng)

引言

人臉檢測跟蹤是計算機視覺中十分重要的研究領(lǐng)域，正受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)基于PC平臺的人臉檢測跟蹤系統(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)計與調(diào)試都需要較長的時間，且系統(tǒng)的可擴展性和移植性不好。利用32位Nios Ⅱ軟核處理器在FPGA上完成設(shè)計，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，保證了較好的實時性。在外圍電路不變的情況下，通過更新FPGA內(nèi)部的電路設(shè)計，能使系統(tǒng)功能升級和增強。
　　
系統(tǒng)組成及工作原理

人臉檢測跟蹤系統(tǒng)根據(jù)具體應(yīng)用場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跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文設(shè)計的人臉檢測跟蹤系統(tǒng)主要包括三個模塊：圖像采集模塊，人臉檢測跟蹤模塊以及數(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SRAM。本系統(tǒng)采用的圖像傳感器是OV7620，OV7620是美國OmniVision 公司開發(fā)的1/ 3英寸,30 萬像素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