一種視頻圖像感知系統

摘要：隨著社會經濟的發展，越來越多的場合開始應用智能化的視覺系統。本視頻圖像感知系統，數據交換采用基于物聯網的嵌入式智能網關通信方式，對算法進行重構與優化，降低算法設計與實現的復雜度。硬件設計采用基于DM6437和DM355/365的硬件組合結構，在保證圖像傳輸質量的基礎上，減少視頻數據細節的丟失，并充分考慮目標陰影的干擾，解決夜間光線較弱的情況下目標的檢測識別。

關鍵詞：視覺系統；圖像感知；傳輸；識別

TP391.41

一、設計思路

系統實現了一個 “視頻圖像感知”的模型樣機。包括上位機軟件設計和硬件設計。軟件設計主要包括上位機也就是PC端的程序和算法的設計與實現，硬件設計以嵌入式高級微處理器設計為主，重點放在算法和硬件系統的設計，目標是提供可靠的硬件基礎。

基于物聯網的“視頻圖像感知”系統擬解決的關鍵問題有視頻圖像特征分析和提取和視頻圖像壓縮傳輸。視頻圖像特征分析和提取算法設計主要針對現在已經有的成熟算法進行視頻圖像特征提取技術，致力于消除目標的陰影干擾，解決夜間光線較弱的情況下檢測跟蹤識別的問題。視頻圖像壓縮傳輸主要針對相關研究中系統設計與生產成本較高的現狀，采用DM355/365構成嵌入的系統網關，芯片中集成了 MPEG-4 協處理器，省去了成本高的 DSP。引入云計算思想，將實時流媒體傳輸協議RTP開發擴展為云監控實時網絡傳輸協議，可以靈活實現圖像特征提取、MPEG-4視頻壓縮、流媒體播放、傳感器聯動、遠程云臺控制、異地查看等監控預警功能。這些問題可以借助計算機強大的數據處理能力過濾掉視頻畫面無用的或干擾信息、自動識別不同物體，分析抽取視頻源中關鍵有用信息，快速準確的定位目標現場，判斷監控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發出警報或觸發其它動作，從而有效進行事前預警，事中處理，事后及時取證的全自動、全天候、實時監控的智能系統。

二、創新點

系統一方面要對視頻圖像特征分析和提取進行學術上的分析和探討，以找到適合項目應用的算法和相關技術。另一方面在視頻圖像壓縮傳輸上，致力于研究如何靈活提取視頻圖像特征的基礎上實現其傳輸。

創新點：

（一）基于DM6437和DM355/365的硬件組合結構設計。這種硬件結構設計，由DM6437模塊獨立負責視頻的智能識別處理，DM355/365模塊主要完成數據編碼和通信傳輸，既增加了系統的穩定性，也降低了系統設計與實現的成本，有利于技術向產品的轉化。

（二）擬采用優化的數字圖像處理模型算法技術。選取可以應用于圖像數據的壓縮、去噪、特征提取以及大量圖像模式識別的優化算法。同時經過優化，利用免疫計算的并行行克服了傳統算法的復雜度高、求解速度慢等問題。提高了算法在各種環境下的抗干擾能力與準確率。

（三）系統硬件設計使用DM355/365構成嵌入的系統網關，系統集成度高，通信效率高。引入云計算思想，將實時流媒體傳輸協議RTP開發擴展為云監控實時網絡傳輸協議，可以靈活實現MPEG-4視頻壓縮、流媒體播放、傳感器聯動、遠程云臺控制、異地查看等監控預警功能。

三、總體設計結構圖

DM6437是低成本，高度集成的高性能視頻信號處理開發平臺，可以開發仿真達芬奇系列DSP應用程序，同時也可以將該產品集成到用戶的具體應用系統中。方便靈活的接口為用戶提供良好的開放平臺。采用該系列板卡進行產品開發或系統集成可以大大減少用戶的產品開發時間。

四、地址空間映射

DM643x系列數字信號處理器具有較大的尋址空間。處理器采用統一尋址方式，具有兩組外部存儲器接口：EMIFA 和DDR2。EMIFA數據、地址總線跟別的功能復用引腳，可配置為16、8位總線。EMIFA提供4個片選信號，需要注意的是，片選是從CS2開始，即CS2～CS5；DDR2存儲器提供了專用接口，數據寬度可配置為16、32位，Bank、時鐘、CAS等DDR2芯片關鍵參數也可以通過寄存器配置，最大存儲容量達到256Mbyte，這為外部擴展DDR2存儲器帶來了很大的靈活性。可以程序和數據代碼可以存放到任何尋址空間。本板卡具體的存儲空間分配如下表，使用對應的地址就可以訪問相應的存儲器或外圍設備。

根據上述的思路，整個系統主要完成了以下工作：

實現視頻圖像特征分析單元。系統一旦發現監測畫面中“可疑行為”，能夠以最快速度對其進行分析，并以最佳的方式提供反饋或告警。

實現視頻圖像壓縮傳輸單元。靈活實現圖像特征提取、MPEG-4視頻壓縮、流媒體播放、傳感器聯動等監控預警功能。

實現上位機程序設計單元。程序模塊主要包括控制室數據庫程序、控制室多路視頻解碼程序、用戶權限管理程序、報警信息及傳感器信息管理程序、用戶界面、網絡協議程序等。

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作者簡介：

劉繼光（1980-），男，講師，碩士，從事信息處理技術研究。