基於fpga的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法
2024-03-11 10:43:15
基於fpga的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法，該系統在以往系統的基礎上，增加了FPGA模塊，把一些佔用DSP資源多的算法移植到FPGA模塊中實現，提高了整個相機的算法處理能力，該系統能實時的響應各種觸發信號，並能實時的使能閃光燈觸發信號，同時定位到最佳幀數據滿足了交通智能抓拍對實時性高的要求。這種新的抓拍方法解決了以往交通網絡智能一體攝像機無法準確抓拍、無法與閃光燈同步的問題，同時提高了整個攝像機算法處理的能力。
【專利說明】基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交通智能攝像機【技術領域】,涉及一種基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法。
【背景技術】
[0002]以往的交通網絡智能一體攝像機，都有抓拍的功能，當出現各種交通違章現象時，產生抓拍觸發信號，這時攝像機響應抓拍信號，並將當前的視頻幀數據進行處理和保存。當在夜間模式下，這種抓拍的操作要配合閃光燈一起使用，所以在閃光地瞬間只能產生一張最佳效果的視頻幀數據，所以在這種模式下對抓拍數據幀的準確定位有很高的要求。以往的方法是在作業系統下通過調度任務來響應觸發信號和驅動閃光燈信號。這種方法在CPU繁忙時很容易出現抓拍不準的問題，甚至很難定位到最佳數據幀。
[0003]交通網絡智能一體攝像機都是通過DSP做算法分析，如車牌定位，車牌識別，圖像效果優化等。當算法過於複雜時，會出現DSP的處理能力不夠。
【發明內容】
[0004]本發明就是為了解決上述現有技術中的問題，提供了一種基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法。
[0005]為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案:
本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統，包括與DSP處理模塊相連接的FPGA模塊，通過FPGA實現視頻處理，包括自動曝光，自動白平衡，以及自動光圈調節；FPGA模塊中設置有實現視頻數據ISP處理的ISP視頻處理模塊、對圖像數據進行各種算法處理的FPGA算法處理模塊、將Bayer格式轉成RGB格式的數據格式轉換模塊和抓拍幀數據發送模塊；DSP處理模塊內包括抓拍幀數據接收模塊、JPEG壓縮模塊和DSP算法處理模塊。
[0006]FPGA模塊設置有閃光燈使能埠和觸發信號接口，通過FPGA模塊向交通設備發出使能信號和實現抓拍觸發信號的響應，閃光燈使能埠和觸發信號接口為UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter-通用異步收發傳輸器)/GP10(GeneralPurpose Input Output-通用輸入 / 輸出)/SPI ( Serial Peripheral Interface—串行外設接口)。
[0007]一種基於FPGA的交通智能攝像機抓拍方法，包括如下步驟:
來自攝像機的Bayer格式的視頻數據進入到FPGA中，經過數據格式轉換模塊轉成RGB格式，將數據通過Memory Interface controller (內存接口控制器)存入DDR (雙倍速率同步動態隨機存儲器)中；
通過GPIO方式響應來自交通設備的觸發信號，以及來自DSP處理模塊的觸發信號，接收到觸發信號後驅動閃光燈使能埠，內部邏輯獲取抓拍幀數據，FPGA算法處理模塊對抓拍幀進行相應的算法處理，處理後通過抓拍幀數據發送模塊將數據輸出給DSP處理模塊；DSP處理模塊中的抓拍幀數據接收模塊接收到數據後，由JPEG壓縮模塊實現對抓拍幀的JPEG壓縮和網絡傳輸；DSP處理模塊中的算法處理模塊實現對視頻幀的分析，根據分析結果產生相應的觸發信號。
[0008]本發明具有的優點和積極效果是:
本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統，在以往的系統上，增加了 FPGA模塊，把一些佔用DSP資源多的算法移植到FPGA模塊中實現，提高了整個相機的算法處理能力，該系統能實時的響應各種觸發信號，並能實時的使能閃光燈觸發信號，同時定位到最佳幀數據滿足了交通智能抓拍對實時性高的要求。這種新的抓拍方法解決了以往交通網絡智能一體攝像機無法準確抓拍、無法與閃光燈同步的問題，同時提高了整個攝像機算法處理的能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統及抓拍方法做進一步說明。下述各實施例僅用於說明本發明而並非對本發明的限制。
[0011]圖1是本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統的結構框圖。如圖1所示，本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統，包括與DSP處理模塊相連接的FPGA模塊，通過FPGA模塊實現視頻處理，包括自動曝光，自動白平衡，以及自動光圈調節；FPGA模塊中設置有實現視頻數據ISP處理的ISP視頻處理模塊、對圖像數據進行各種算法處理的FPGA算法處理模塊、將Bayer格式轉成RGB格式的數據格式轉換模塊和抓拍幀數據發送模塊；DSP處理模塊內包括抓拍幀數據接收模塊、JPEG壓縮模塊和DSP算法處理模塊。
[0012]FPGA模塊設置有閃光燈使能埠和觸發信號接口，通過FPGA模塊向交通設備發出使能信號和實現抓拍觸發信號的響應，閃光燈使能埠和觸發信號接口為UART/GP10/SPI。
[0013]該系統通過FPGA響應抓拍觸發信號，通過FPGA實現視頻數據的ISP功能，通過FPGA實現視頻數據格式轉換，通過FPGA實現對視頻數據緩存，通過FPGA實現對圖像數據各種算法處理。
[0014]基於FPGA實現的算法模塊，可以實現一些適合硬體邏輯實現的並行處理算法，並將算法處理後的圖像數據通過數據接口輸出。
[0015]本發明使用FPGA實現交通網絡智能一體攝像機的抓拍及處理，包括各種抓拍信號的響應和輸出信號的使能，在FPGA中實現一些固定圖像的處理，提高了整個相機的算法處理能力，該系統能實時的響應各種觸發信號，並能實時的使能閃光燈觸發信號，同時定位到最佳幀數據滿足了交通智能抓拍對實時性高的要求。
[0016]本發明的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍方法，包括如下步驟:
來自攝像機的Bayer格式的視頻數據進入到FPGA中，經過數據格式轉換模塊轉成RGB格式，將數據通過Memory Interface controller存入DDR中；
通過GPIO方式響應來自交通設備的觸發信號，以及來自DSP處理模塊的觸發信號，接收到觸發信號後驅動閃光燈使能埠，內部邏輯獲取抓拍幀數據，FPGA算法處理模塊對抓拍幀進行相應的算法處理，處理後通過抓拍幀數據發送模塊將數據輸出給DSP處理模塊；DSP處理模塊中的抓拍幀數據接收模塊接收到數據後，由JPEG壓縮模塊實現對抓拍幀的JPEG壓縮和網絡傳輸；DSP處理模塊中的算法處理模塊實現對視頻幀的分析，根據分析結果產生相應的觸發信號。
[0017]該方法解決了以往交通網絡智能一體攝像機無法準確抓拍的問題，無法與閃光燈同步的問題，同時還提高了整個攝像機算法處理的能力。
【權利要求】
1.一種基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統，其特徵在於:該系統包括與DSP處理模塊相連接的FPGA模塊，通過FPGA實現視頻處理，包括自動曝光，自動白平衡，以及自動光圈調節；FPGA模塊中設置有實現視頻數據處理的ISP視頻處理模塊、對圖像數據進行各種算法處理的FPGA算法處理模塊、將Bayer格式轉成RGB格式的數據格式轉換模塊和抓拍幀數據發送模塊；DSP處理模塊內包括抓拍幀數據接收模塊、JPEG壓縮模塊和DSP算法處理模塊。
2.根據權利要求1所述的基於FPGA的交通智能攝像機抓拍系統，其特徵在於:FPGA模塊設置有閃光燈使能埠和觸發信號接口，通過FPGA模塊向交通設備發出使能信號和實現抓拍觸發信號的響應，閃光燈使能埠和觸發信號接口為UART/GPIO/SPI。
3.一種基於FPGA的交通智能攝像機抓拍方法，其特徵在於:該方法包括如下步驟: 來自攝像機的Bayer格式的視頻數據進入到FPGA中，經過數據格式轉換模塊轉成RGB格式，將數據通過內存接口控制器存入DDR中； 通過GPIO方式響應來自交通設備的觸發信號，以及來自DSP處理模塊的觸發信號，接收到觸發信號後驅動閃光燈使能埠，內部邏輯獲取抓拍幀數據，FPGA算法處理模塊對抓拍幀進行相應的算法處理，處理後通過抓拍幀數據發送模塊將數據輸出給DSP處理模塊；DSP處理模塊中的抓拍幀數據接收模塊接收到數據後，由JPEG壓縮模塊實現對抓拍幀的JPEG壓縮和網絡傳輸；DSP處理模塊中的算法處理模塊實現對視頻幀的分析，根據分析結果產生相應的觸發信號。
【文檔編號】G08G1/01GK103647899SQ201310566902
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】戴林, 邊偉, 王曉偉 申請人:天津天地偉業數碼科技有限公司