基于FPGA的智能營區(qū)防沖擊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1．3 智能營區(qū)防沖擊系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
目前，應(yīng)用于模式識(shí)別、系統(tǒng)測速等設(shè)計(jì)方案大都采用兩片甚至更多微處理器的主從式結(jié)構(gòu)，一片負(fù)責(zé)高速數(shù)據(jù)采集任務(wù)，一片負(fù)責(zé)完成復(fù)雜的信號處理，如FPGA+DSP、ARM+DSP等。本文主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有模擬線圈感應(yīng)設(shè)計(jì)、車牌自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)、汽車紅外光測速設(shè)計(jì)等，考慮到營門區(qū)車流量較小，數(shù)據(jù)處理流量不大，但系統(tǒng)模塊化程度高等特點(diǎn)，結(jié)合FPGA+DSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用了Xilinx公司Virtex 5系列的
XC5VSX50T芯片。如圖2所示。Virtex 5系列是第一個(gè)充分發(fā)揮了65 nm工藝性能、密度和成本優(yōu)勢的FPGA系列產(chǎn)品，提供550 MHz DSP48ESl-ice邏輯片支持，內(nèi)置有25×18MAC，能夠在資源使用率低于50 ％的情況下實(shí)現(xiàn)單精度浮點(diǎn)運(yùn)算。其特點(diǎn)是：速度等級更高、功耗更低、嵌入式處理器能力更強(qiáng)、DSP計(jì)算能力更大、簡化了外部接口設(shè)計(jì)、成本進(jìn)一步降俯。因此根據(jù)既要完成系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)，也要完成復(fù)雜的信號處理的要求，該芯片達(dá)到系統(tǒng)需求，符合成本低、重量輕、功耗小等要求。
1．4 虛擬線圈感應(yīng)設(shè)計(jì)
為提取車輛信息，防止移動(dòng)目標(biāo)混淆系統(tǒng)工作，產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，采用一種虛擬線圈識(shí)別車型的方法。該方法將檢測線與虛擬線圈相結(jié)合，對提取的移動(dòng)信息進(jìn)行預(yù)處理，以觸發(fā)線檢測到達(dá)預(yù)先設(shè)置位置的移動(dòng)目標(biāo)，然后觸發(fā)虛擬線圈來提取移動(dòng)目標(biāo)特征，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識(shí)別出是否為車，是車判斷“1”，系統(tǒng)進(jìn)入下一步工作，不是車判斷“0”，系統(tǒng)復(fù)位，降低了系統(tǒng)出錯(cuò)率，達(dá)到系統(tǒng)正常工作的目的。
觸發(fā)線是在圖像序列的適當(dāng)位置設(shè)置一個(gè)平行條狀的線型，當(dāng)有車輛進(jìn)入觸發(fā)線時(shí)，通過當(dāng)時(shí)觸發(fā)線位置的像素與相應(yīng)背景圖像觸發(fā)線位置的像素比較，如果觸發(fā)線位置像素灰度值變化大于一定的閾值，就認(rèn)為檢測到車輛到達(dá)檢測線的位置。如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191362.htm
在圖3中，紅色方塊代表著虛擬線圈。虛擬線圈就是在圖像上設(shè)置一系列由N×N像素大小組成的方塊。由于車輛到達(dá)觸發(fā)線，觸發(fā)線檢測到2條黑色平行線間的像素變化，所以發(fā)出觸發(fā)信號。當(dāng)接收到檢測線的觸發(fā)信號時(shí)，可通過當(dāng)前幀與背景圖像的虛擬線圈位置的比較來判斷每個(gè)小線圈是否有車輛占據(jù)。如果大于一定閾值可判斷有車占據(jù)，并通過長、寬和面積可判斷出具體車型。
1．5 車牌自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)
汽車牌照自動(dòng)識(shí)別是該系統(tǒng)主要功能模塊之一。其功能是利用車牌是車輛身份的惟一標(biāo)識(shí)的思想概念來智能識(shí)別和統(tǒng)計(jì)車輛。它主要采用先進(jìn)的圖像處理、模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，通過對車輛圖像的采集和處理，獲得車輛的數(shù)字化信息，以決定該車是否為本單位車輛。
車牌自動(dòng)識(shí)別模塊由車牌圖像的捕獲，車牌識(shí)別，識(shí)別結(jié)果處理等部分組成。車牌圖像捕獲 主要是利用圖像采集裝置將攝像機(jī)所采集的圖像信息有效的傳輸至車牌識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)部，以便進(jìn)行進(jìn)一步的識(shí)別與處理。
車牌識(shí)別 是指當(dāng)采集到的車牌圖像傳輸?shù)教幚砥鱔C5VSX50T芯片的DSP48e處理模塊后，進(jìn)行車牌的精確定位、濾波去噪處理、字符分割、字符識(shí)別等步驟，通過車牌識(shí)別模塊的核心識(shí)別算法來識(shí)別處車輛牌照的信息。如圖4所示。
識(shí)別結(jié)果處理 識(shí)別結(jié)果由DSP發(fā)出后經(jīng)過FPGA系統(tǒng)內(nèi)部本單位車輛數(shù)據(jù)庫的對比，進(jìn)行驗(yàn)證。是本單位車輛，放行，系統(tǒng)復(fù)位；不是本單位車輛，進(jìn)入下一步驟。
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