ARM NEON技術在車位識別算法中的應用

　　在CORTEX-A8平臺上使用該圖像處理算法進行了大量的處理測試，圖像算法處理速度得到很大提升。最后在多個平臺下使用該圖像處理算法進行測試對比，使用了NEON技術后其算法處理速度提升明顯，能夠滿足實時要求。

　　0 引言

　　隨著城市越來越多家庭擁有汽車，相應的停車場建設數(shù)目也越來越多，停車場管理系統(tǒng)也越來越重要。

　　而國內城市車多人多，空間擁擠給停車廠管理帶來諸多不便。車位檢測系統(tǒng)設計成嵌入式終端是一個好的選擇。圖像檢測算法的復雜度給實時檢測帶來難題，一般的圖像處理都是基于DSP完成，這帶來了成本的上升。

　　ARM 公司CORTEX-A 系列處理器的出現(xiàn)，極大地緩解了這個難題。

　　ARM 平臺能夠很好地支持Linux 系統(tǒng)，Linux 系統(tǒng)具有強大的網(wǎng)絡通訊功能，也給程序移植等帶來便利。本文的檢測算法在ARM平臺基于NEON技術進行了優(yōu)化，在保證檢測精度的同時，處理速度提升明顯，與使用DSP相比，大大節(jié)約了成本，為停車場管理系統(tǒng)的研究提供新的方向。

　　1 ARM NEON技術介紹

　　ARM 的NEON 通用SIMD 引擎可有效處理當前和將來的多媒體格式，從而改善用戶體驗。NEON 技術是通過清晰方式構建的，并可無縫用于其本身的獨立流水線和寄存器文件。NEON 技術是ARM Cortex-A系列處理器的128 位SIMD（單指令多數(shù)據(jù)）體系結構擴展，旨在為多媒體應用提供更加強大的加速功能，從而明顯改善程序性能。它具有32 個寄存器，64 位寬（是16 個寄存器，128 位寬的雙倍視圖）NEON 指令特點如下：

　?。?）寄存器被視為同一數(shù)據(jù)類型的元素的矢量；

　?。?）數(shù)據(jù)類型可為：有符號/無符號的8 位、16 位、32 位、64 位單精度浮點；

　?。?）指令在所有通道中執(zhí)行同一操作。

　　NEON 寄存器可在多個通道內進行并行運算，如圖1所示。

　　NEON 的指令都是以v 字母開頭的，例如：vadd.i16q0,q1,q2,這就是一個NEON 的指令了，很明顯的特點就是v 開頭，i 主要用來表明是一個整型（int），16 表示一個16 位的型，q0,q1,q2 都是128 位的寄存器（q 打頭的寄存器都是128 位的）。這個指令就是讓q1,q2 中裝載8 個16位的數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行加法操作，最后放到q0中去。這么一個指令就完成了8次加法運算，這也就是性能的提升，對于其他運算也是如此。

　　2 系統(tǒng)設計和算法介紹

　　本系統(tǒng)基于CORTEX-A8平臺實現(xiàn)，車位檢測系統(tǒng)架構如圖2所示。

　　采集通過模擬攝像頭，由TVP5150解碼后輸出8位Y∶Cb∶Cr=4∶2∶2的數(shù)據(jù)傳送的A8平臺，TVP5150驅動基于VIDEO FOR LINUX2（V4L2）開發(fā)，因此視頻采集程序調用V4L2相關API函數(shù)即可完成。然后調用相關圖像處理程序，提取多個圖像特征，與背景圖像對比，進行有車無車檢測，然后TCP/IP網(wǎng)絡 將圖像和有車位車情況發(fā)送到上位機。

　　車位檢測算法流程如圖3所示。

　　本系統(tǒng)目前在一處地下停車場進行測試驗證，如圖4在停車中采集到的背景和待測圖像，通過對100幅采集到800×600 分辨率的現(xiàn)場圖像，在CORTEX-A8 平臺上進行測試，平均檢測時間為538 ms,該算法在地下停車場中準確率97%.表1 中給出了處理一幅待測圖像CORTEX-A8 和ARM11 平臺優(yōu)化前平均時間的測試對比結果（均使用GCC交叉編譯）。