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基于DSP的图象处理系统设计摘要：文章提出一种基于丁工公司数字信号处理芯片TMS32OC6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。
该平台使用p日工L工ps公司的专用视频输入处理芯片SAA71llA和「工「O存储器及CpLD实现了高速连续的视频帧数据采集，满足了后继图像处理的需要。关键词：数字信号处理芯片（OSp）；视频采集1引言数字信号处理（Digit滋51罗alproeessing）是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
数字信号处理的实现方法有多种，但专用的DSP芯片以其信号处理速度快、可重复性好、成本低、性能优越得到首肯。2系统功能概述本文提出一种基于TI公司数字信号处理芯片TMS320C6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。
该系统具有接口方便、编程方便、精度高、稳定性好、集成方便的优点。本系统采用TI公司C6000系列DSP中的TMS320C6211作为系统的cPu。
图像数据通过外部设备采集并输出模拟图像信号。这些信号经视频解码芯片转换为数字信号；再经FIFO输人DSP进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等；系统的控制逻辑由CpLD(ComplexP。
『amm曲Ie肠giCDeviee)控制器实现。系统结构如图l所示。
3系统硬件设计3.1视频解码芯片模拟视频信号中不仅包含图像信号，还包含行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。视频解码的目的就是将复合视频、YC分量等模拟视频信号进行AD转换以获取图像的数字信号，同时提取其中的同步和时钟信号。
PhihPs公司的视频解码芯片SAA7111A，支持对NTSC和PAL制视频信号的自动转换，自动进行50/6OH：场频的检测，可对NTS（认PAL、sEcAM制式视频信号的亮度和色度进行处理。它拥有4路模拟输人、4路复合视频（cvBs）或2路YC或一路YC和2路CvBs输人。
可设置CvBS或YC通道为静态增益控制或自动增益控制（AGC）。拥有2路亮度和色度梳状滤波器，可对亮度、对比度、光圈和饱和度进行控制。
可支持以下输出格式：4:2:2(16位)、4:2:2(CCIR6ol8位)、4:1:l(12位)YUV格式或8:8:8(24位)、5:6:5(l6位)RGB格式。这种多格式的数据总线形式为设计者提供了灵活的选择空间。
系统中采集的图像信号采用PhihPs公司的SAA71IA完成A用转换，如图2所示。SAA71]A允许四路模拟视频输入，具有两个模拟处理通道，支持四路CVBS模拟信号或二路Y/C模拟信号或二二路CVBS信一号和一路Y汉二信号。
SAA7llA对摄像头输人的标准PAL格式的模拟图像信号进行A/D转换，然后输出符合CCIR601格式的4:2:2的16位YUv数据到FIFO。其中亮度信号Y为8位、色度信号C：和Cl）合为8位数据。
3.2HFO存储器模块F'IF（)采用IDT公司的IDT72VZ15LB芯片，FIFO的深度为512x18bit，支持STANDARD（标准）和Fw衅（FirstwordFall一Through，首字直接通过）两种工作模式。按照CCIR601格式，Yuv图像分辨率为720x576象素，当按行输出时，SAA7一IA输出数据流大小为：720x16=1440卜I因为DSP通过32位的SBSRAM接日与FlI；（)通信，故YUV数据写人FIFO时需要在FIFO之间实现乒乓切换。
这时一行720x16bit的数据在两片FIFO中存储变为360x32bit，两片FIF（)行r以满足上述要求。FIFO的初始化及时序由CP[力实现，FIFO连接见图3。
3.3DsP图像处理模块TMS320C6211是Tl公司发布的面l台]视拓！处理领域的新款高速数字处理芯片，适用于移动通信基站、图像监控、雷达系统等对速度要求高和高度智能化的应用领域。存储空间分两部分：运行过程的临时数据存在SDRAM中；系统程序则固化在FLASH存储器中。
Flash存储器具有在线重写人功能。这对系统启动程序的修改和升级都带来了很大的方便。
TMS320C6211DSP的高速性能主要体现在以下方面：①TMS320C62ll的存储空间最大可扩展到1CB，完全可以满足各种图像处理系统所需的内存空间，而且其最高时钟可达167Mllz，峰值性能可达1333MIPS（百万条指令/秒）。②并行处理结构。
TMS32OC62ll芯片内有8个并行处理单元，分为相同的两组，并行结构大大提高芯片的性能。③芯片体系采用veloc,rrI结构。
vel。八rJ'l是一种高性能的甚长指令字（VIJW）结构，单指令字字长为32hit,8个指令组成一个指令包，总宇长为256bit。
即每秒钟可以执行8条指令。Velo'、、『rl结构大大提高了DSP芯片的性能④采用流水线操作实现高速度、高效率。
TMS32OC62川只有石-流水线充分发挥作用的情况下，才能达到最高的峰值性能。与其他系列DSP相比，优势在于简化了流水线的控制以消除流水线互锁，并增加流水线的深度来消除传统流水线的取指、数据访问和乘法操作上的瓶颈。
本系统DSP主要完成从FIFO读出数据的处理以及压缩等。数据处理由自行编写的算法实现，数据压缩算法采用JpEG(JointphotoGraphieEx-pertGroup)标准。
当摄像头采集速度为每秒25帧图像时，它留给DSP处理的时间最多为每帧40ms。如果考。
2.
闭路电视监控系统作为安全防范系统的重要组成部分，具有事前预警，事后防范的功能，通过与周界防范系统和门禁等安防系统的联动，可获取更好的效果。
因为闭路电视监控系统的重要性，被广泛应用于银行、高速公路、机场、小区、大厦、学校、医院、家庭等场所。本文侧重于小区和大厦闭路电视监控系统的建设。
2 系统组成 闭路监控系统一般由三部分组成：前端设备、传输部分、后端设备（包括控制设备和现实设备）。 2.1 前端设备 前端设备主要包括摄像机、镜头、防护罩、支架、立柱、云台、解码器（也可以归入后端）、变压器、后备电源（也可以归入后端）等。
前端设备的合理选型会直接影响到系统的效果，尤其是摄像机的合理配置，要能够因地制宜。在后文有详述。
2.2 传输部分 传输部分主要包括视频线、音频线、控制线和电源线。 视频线可以选用同轴电缆（距离在1000米以内）或光缆（距离超过1000米），如选用同轴电缆，距离超过350米（大约值），还需要增加视频放大器；如选用光缆，前端设备增加光发射机，后端设备增加光接收机。
2.3 后端设备 后端设备主要包括矩阵、画面处理器、硬盘录像机、普通录像机、监视器、显示器、云台控制器、大型不间断电源，电视墙、操作台等设备。 后端画面处理设备可以任选矩阵、画面处理器、硬盘录像机，也可以混排，区别在后文有详述。
显示设备最少需要电视墙，也可以电视墙结合显示器，目前出现了新的显示趋势，就是采用DLP拼接大屏。录像设备目前多采用硬盘录像机，传统的录像带已被逐渐代替。
3 系统设计 本文将根据闭路电视监控系统的组成来讨论如何设计。 3.1 前端 3.1.1 摄像机的选择 CCD摄像机大致可分为下列几大类： 1. 依成像色彩划分 依成像色彩划分为： 彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。
因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍；及 黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。 现在的闭路监控系统逐渐用彩色代替黑白摄像机，尤其是在数字化系统中，笔者建议如果资金充足的话，彩色的系统整体效果好，有利于宣传和图像识别。
2. 依摄像机分辨率划分 按照摄像机的分辨率划分为： 影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低档型； 影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型；及 影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，600线以上的高分辨率。 在闭路监控系统中，大多数系统选用420线以上的摄像机，如果需要清晰的无闪烁的画面质量，建议采用480线以上的摄像机。
3. 依摄像机灵敏度划分 按照摄像机的灵敏度划分为： 普通型：正常工作所需照度为1~31x； 月光型：正常工作所需照度为0.1x左右； 星光型：正常工作所需照度为0.01x以下；及 红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。 照度的选择对闭路监控系统来说非常重要，普通型摄像机用于白天和照度较高的地方，月光型摄像机用于照度不高但光线较好的地方（比如晚上有高照度的路灯），星光型摄像机用于有路灯或光源但光线较暗的场所，红外照明型摄像机用于无光源或照度非常低的场所。
4. 按摄像元件的CCD靶面的大小划分 lin靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm，对角线16mm; 2/3in靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm，对角线11mm; 1/2in靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm，对角线8mm; 1/3in靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm，对角线6mm; 1/4in靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm，对角线4mm；及 1/5in正在开发之中，尚未推出正式产品。 目前可随意配置镜头的摄像机多选用1/3”in CCD的摄像机，一些一体化半球、高速球及部分摄像机采用其他尺寸的CCD。
5. 按照制式划分 按照制式划分为： PAL制式：大多数欧洲国家、澳洲以及中美和南美部份地区，采用的是逐行倒相制式（PAL）标准，每秒25个画面，625行。我国采用的是此种标准；及 NTSC制式：全国电视系统委员会 （NTSC） 为美国、加拿大、日本以及中美和南美部份地区的商业电视广播制定标准时，规定每秒30个画面，显示525行。
我国采用的是PAL制式，但市面上大部分摄像机均支持PAL/NTSL制式两种，可随意选用。 3.1.2 镜头的选择 1. 镜头的种类 镜头按照应用场合分为： 广角镜头：视角90度以上，观察范围较大近处图像有变形； 标准镜头：视角30度左右，使用范围较广； 长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米； 变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大；及 针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。
一般来说，选用标准镜头，特别场合根据实际情况选用其他镜头，在配置云台的摄像机多配置变焦镜头，在电梯内采用针孔镜头。 2. 被摄物体的大小、距离与焦距的关系 假设被摄物体的宽度和高度分别为W、H，被摄物体与镜头间的距离为L，镜头的焦距为F。
3. 相对孔径 为了控制通过镜头的光通量。
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一、GPS系统概念
警的次数及具体时间，根据所保存的历史数据，可在电子地图上回放所选车辆的实际行车过程，也可在电子地图上快速再现所选车辆的行车路线轨迹及时间，为事后处理乘客投诉、路上事故、被盗被抢等事件提供有力证据。
5、实时调度功能
安装本系统后，网内所有车辆的分布位置和实时运行状况，调度中心能一目了然，尽收眼底，随时可由调度中心采取有效措施，对网内车辆进行合理调度。本系统的管理功能还能为车辆管理部门加强行业管理提供方便、有效的帮助。
6、越界报警功能
对于按一定路线（区域）运行的车辆，调度管理中心可以设定车辆的运行界限，当车辆超出界限时，车载设备将自动向调度管理中心发出车辆越界报警，中心将自动打开实时跟踪程序进车辆进行监控，监控人员可用短消息（发指令）或以语音形式通知司机到相关的监控站点进行登记或行驶回正确的运行道路上。
7、超速报警功能
调度管理中心可对各种不同的车辆设定速度限制，当司机行车速度超过此限制值时，车载系统将自动向调度中心报警，控制中心可通过调度系统提醒司机减速行驶。
8、偏离路线报警
划定一条路线，车辆偏离此路线达到一定值则中心显示偏离报警。
9、掉电报警
车辆遇到强制断电或电压不稳时显示报警信息。
10、电子围栏
设置电子围栏的最大/最小经纬度，形成一个方形的电子围栏，以便系统监控报警。车辆进入或则离开电子围栏生成报警状态。
11、分级管理
本系统可实现分级管理功能，如在济南建立一个监控中心，可在青岛、烟台等多个地方建立分监控中心，实现分级管理。
12、远程维护
可对监控中心软件进行远程维护、检测、安装等功能；可对车载终端进行远程更改IP地址，更新车机程序。
13、油量损耗
可对车辆油箱内的油量进行检测，将油箱内的油量值实时的传输到监控中心，使管理员对车辆的耗油量进行实时检测，当油箱内的油量突然发生变化时监控中心会收到报警信息。
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