基于机器视觉的公路车流量检测系统研究.doc

基于机器视觉的公路车流量检测系统研究1、引言随着人口数目的增长给交通带来的压力越来越大智能交通系统成为近些年研究的热门。车流量检测是智能交通的基础部分在系统中占有重要地位。目前有多种方法检测车流量例如:电磁感应装置法和车流信息的超声波检测法。而实际上前进中的车辆速度、种类始终变化所以普遍存在反射信号不稳定丈量误差大的题目。与以上方法相比基于视频的车流量检测方法具有很多优点：1、从视频图像中提取可靠信息完成道路交通的监视工作可进步道路、车辆的自动化程度。2、交通监视控制系统中安装的视频摄像机比安装其它传感器更经济、且破坏性低。3、实际道路交通系统中已经安装了很多摄像机用于道路交通监视和控制可一举两得。现有的传统视频检测方法基于工控机其算法成熟且已形成相关产品。但其也有缺点：1、是由于通用CPU没有专用的硬件乘法器故很难实现图像的时实性处理。2、是采用通用工控机运行Windows系统本钱高要时刻关心机器有没死机系统有没感染病毒操纵系统的补丁升级等题目。基于以上两点本文提出了基于TMS320DM642（以后简称为DM642）的嵌进式图像识别方案解决了存在的题目。2、车流量检测系统的原理与组成2．1车流量检测系统的工作原理车流量检测系统是由视频采集、车流量数字视频信号处理、不同环境下车流量检测算法、以及车流量检测结果输出等几部分组成。数字图像采集部分的核心芯片是TVP5150它可将模拟视频信号转换为数字视频信号。DM642运行图像算法对采集进来的图像进行数字图像处理。车流量数字视频检测算法白天主要是使用改进后的帧差法进行运动检测夜间使用车灯检测法。按照车道将采集到的公路图像化分为四部分每部分对应一条车道。在每条车道中开设一个虚拟线圈（指图像中一个矩形检测区域统称为虚拟线圈）当有车压过虚拟线圈时会引起虚拟线圈内像素值发生变化。根据此变化控制I/O口产生每条车道的相应脉冲处理后发出脉冲给公路交通讯号机控制交通灯从而达到实现智能交通的目的。同时可以通过网络将车流量信息传到监控中心。2．2车流量检测系统硬件DM642是德州仪器公司专门为多路视频输进输出设计的数字信号处理芯片。其运算功能强大建立在第二代高性能超长指令字结构上可以8条指令并行执行使这款芯片非常适用于数字图像处理。考虑到实际工作的要求和系统的稳定性将DM642的主频设置为600MHz。根据实际应用环境和嵌进式系统的需要系统除了扩展了系统必须的存储器部分和视频采集回放部分外主要扩展了多路数字I/O和异步串口以及网络接口功能方便系统与外部通讯。具体硬件实物如图1所示。说明如下：1、外扩SDRAM容量为4M×64位；2、外扩Flash容量为4M×8位；3、2路PAL/NTSC标准模拟视频输进（CVBS或S端子）1路PAL/NTSC标准模拟视频输出；4、通过CPLD扩展8路数字I/O口用于输出车道上车流的信息；5、2路UART接口接口标准RS232/RS422/RS485可配置；6、实时时钟RTC+看门狗电路；7、10M/100Mbase-TX标准以太网接口。图1硬件实物图图2系统组成图系统组成如图2所示在图中TMS320DM642通过64位宽的EMIF总线扩展外部存储器部分包括32Mbytes的同步的DRAM用于存放实际运行时用户代码和图像数据。4M的Flash用于存放bootloader以及用户的应用程序启动时将FLASH中的代码和数据加载到内存中（SDRAM中）用户对与虚拟线圈的配置参数也可以存放在FLASH中。SDRAM的数据宽度为64位FLASH的数据宽度为8位分别对应TMS320DM642的CE0和CE1空间。同样地通用异步收发器UART和CPLD也是通过EMIF总线与DM642相连。UART用来扩展串口本系统中可用其扩展了RS232接口。CPLD用来实现FLASH和UART的粘合逻辑及扩展通用数字I/O。为了方便软件的实现本系统中将这两部分也连接到了DM642的CE1空间其内部寄存器作为CE1存储空间的一部分。2．3视频采集输出部分为了统计十字路口车流量的信息本系统设计了两路模拟视频输进。系统将摄像头采集得模拟视频信号由TVP5150按ITU-RBT.656转化为数字视频流内嵌同步信号发送到DM642的VP1口和VP2口上。图像的行同步、场同步信号均内嵌在视频数据流中的EAV和SAV时基信号中视频口只需要视频采样时钟和采样使能信号即可。DM642可通过FIFO实现数字视频图像三帧连续采集当有一帧图像正在处理时其它两个缓冲区还可以