基于異構多核體系的汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．3．2 運動目標檢測模塊
視頻圖像是三維圖像的二維投影，當三維圖像發(fā)生變化時二維圖像也會發(fā)生相應的變化，通過對連續(xù)幀間的變化進行實時計算，當有運動目標時會引起幀差。系統(tǒng)中采用10級幀差法，可以根據(jù)對檢測靈敏度的要求設置報警級別，同時對監(jiān)控區(qū)的不同范圍采用不同的權值，以提高運動目標的判斷準確度。由于實行幀差算法要求很高的實時性，對連續(xù)采集的大量圖像信號要即時處理，否則影響測試結(jié)果，系統(tǒng)中用處理器NIOS II Core2單獨完成這份工作。用SDRAM作為攝像頭采集的圖像信號緩存，這里采用Teraisc公司提供的4 PortsSDRAM Controller-IP核，將CMOS攝像頭采集經(jīng)轉(zhuǎn)換的RGB信號以16位存儲于SDRAM中。在SDRAM中存儲連續(xù)的兩幀圖像信號，通過4 Ports SDRAM Controller IP的兩個輸出Port(端口)同時傳輸給NIOS II Core2處理。其中的一個輸出Port再接VGA口。圖像存儲關系如圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197705.htm
2．3．3 JPE6圖像壓縮IP核設計
為了便于GPRS的圖像傳輸，需要對圖像進行壓縮，這里采用JPEG壓縮標準對圖像進行壓縮，用Verflog設計JPEG圖像壓縮DSP模塊作為系統(tǒng)的協(xié)處理器，并掛接于系統(tǒng)Avalon總線。JPEG標準中壓縮算法的步驟包括二維DCT、量化、熵編碼等。其編碼過程框圖如圖6所示。
在設計編碼器時先對圖像進行分塊，對RGB信號進行YCbCr轉(zhuǎn)換，YCbCr信號進行2D-DCT轉(zhuǎn)換并同時進行ZigZag掃描將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系數(shù)連續(xù)相關的一維數(shù)據(jù)，根據(jù)JPEG組織提供的量化表對數(shù)據(jù)進行量化壓縮，最后對量化結(jié)果進行VLC編碼和Haffman編碼得到壓縮結(jié)果。其中核心的部分是2D-DCT轉(zhuǎn)換，這里介紹其設計過程：離散余弦變換是一種正交變換，2D-DCT的變換公式如下：
系統(tǒng)采用矩陣乘法，查找系數(shù)表和矩陣轉(zhuǎn)置的方法實現(xiàn)2D-DCT。在設計過程中多次用到Altera提供的Megafuncation庫：ALTMULT_ADD乘加運算、LPM_ADD_SUB交替加減運算、ALTSHIFT_TABS移位寄存器等加速設計。這里以《Image and Video CompressionStandard))中給出的測試矩陣RAW作為輸入，MATLAB的計算結(jié)果和Modelsim的時序仿真結(jié)果如圖7所示，結(jié)果表明誤差在l左右，完全滿足系統(tǒng)要求。
圖7 2D-DCT_Z的MATLAB計算結(jié)果和Modelsim時序仿真結(jié)果比較
2．4 GPRS無線通信模塊
GPRS是一種基于GSM的新型移動分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務，其最高速率可達到170kb／s。GPRS允許業(yè)務用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源，能夠確保分組模式數(shù)據(jù)應用的成本效益和網(wǎng)絡資源的有效利用。系統(tǒng)通過GPRS無線通信模塊發(fā)送中文短信和彩信，采用SIMCOM公司的SIM300Z芯片。當系統(tǒng)檢測的加速度傾角或震動能量超過所設定的閾值時，將計算值以短信發(fā)送給用戶。當系統(tǒng)檢測到運動目標時，先發(fā)送短信提示，隨后將壓縮的JPG圖片以彩信發(fā)送到客戶端。
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