摘要：介紹一種基于高速DSP芯片TMS320C6455構(gòu)建的視頻動目標(biāo)檢測裝置，有效地利用6455的大容量內(nèi)存空間等特點，采用EDMA功能實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠古揖彌_結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件設(shè)計是基于背景更新的動目標(biāo)檢測算法，測試結(jié)果證明該裝置功能完備，實時性好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在實時監(jiān)控等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：動目標(biāo)檢測；背景更新；TMS320C6455；SAA7113H

視頻動目標(biāo)檢測與跟蹤技術(shù)是當(dāng)今世界重要的研究課題，它涉及圖像處理、自動控制、計算機(jī)應(yīng)用等學(xué)科，廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的各個方面：預(yù)警、火控、制導(dǎo)等；在民用領(lǐng)域的應(yīng)用也隨著該技術(shù)的日益成熟，以及成本的大幅度下降而逐漸得到越來越廣泛的推廣。
所謂視頻動目標(biāo)檢測裝置是一個可以完成標(biāo)準(zhǔn)制式視頻圖像的采集和處理，從而實現(xiàn)運動目標(biāo)識別與跟蹤的智能圖像處理系統(tǒng)，這類系統(tǒng)具有運行復(fù)雜靈活的算法以及處理大數(shù)據(jù)量視頻圖像的能力，還要求系統(tǒng)具有實時性，同時體積、功耗、穩(wěn)定性等也有較嚴(yán)格的要求。本文從系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，采用TI公司的TMS320C6455高速DSP芯片，以FPGA、SAA7113H等高集成度的外圍電路構(gòu)建了一種滿足實時性要求的動目標(biāo)檢測裝置，該裝置體積小、功耗低，在實時監(jiān)控等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 TMS320C6455簡介
TMS3206455是TI公司推出的最新高速DSP，其主要特點是結(jié)構(gòu)上采用了Veloei(VLIW：Very Long Instruction Word)超長指令字內(nèi)核結(jié)構(gòu)，最高時鐘頻率為1．2 GHz，每個周期可以同時執(zhí)行8條32 bit的指令，16位定點處理能力可達(dá)到9 600 MIPS／MMACS(16-bits)。片內(nèi)采用2級高速緩存結(jié)構(gòu)，其中L2有2 096 K字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)空間可供使用，6455還具有強(qiáng)大的外部存儲器接口EMIF，可以連接DDR2等高速外部存儲器，同時集成了高速串行接口SRIO，方便多DSP以及DSP與FPGA之間的數(shù)據(jù)傳輸。這些都可以滿足圖像處理算法產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對高速交換空間的需求，非常適合作為這類算法的硬件處理平臺。
1．2 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)的硬件組成是基于TMS3206455構(gòu)成的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，輸入模擬視頻信號經(jīng)圖像解碼器SAA7113H將其解碼為422YUV(CCIR-656)格式碼流，并傳送至FPGA進(jìn)行數(shù)字信號處理。TMS3206455通過EDMA方式從FPGA中實時采集數(shù)字圖像，可以緩存在DSP內(nèi)部或通過EDMA方式存入DDR2中，DSP程序根據(jù)算法提取出運動目標(biāo)并進(jìn)行跟蹤。另外系統(tǒng)還利用FPGA和SAA7121H視頻編碼芯片實現(xiàn)了字符的疊加顯示功能，可程控字符、十字絲和目標(biāo)提示框等一系列提示信息的直觀實時顯示。其硬件總體框圖如圖1所示。

1．3 視頻采集
視頻采集芯片選擇Philips公司的視頻解碼SAA7113H，該芯片的主要作用是把輸入的模擬視頻信號解碼成標(biāo)準(zhǔn)的VPO數(shù)字信號，相當(dāng)于視頻A／D器件，由DSP通過I2C總線接口對SAA7113H進(jìn)行初始化設(shè)置，輸出YUV422格式的數(shù)字圖像，每幀720x625個像素。
TMS3206455提供有一個標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口，可以直接控制本地的外圍器件(如A／D、D／A等)，兼容Philips公司的2．1版本I2C規(guī)范，快速模式的通訊速率可達(dá)400 Kbps，并且支持7位和10位的設(shè)備地址模式。SAA7113H、SAA7121H的硬件配置如圖2所示。

標(biāo)準(zhǔn)的視頻制式有3種：PAL、NTSC和SE-CAM，都采用隔行掃描技術(shù)，一幀圖像傳送兩次，分別為奇場圖像和偶場圖像。SAA7113H的輸出也是隔行掃描圖像，一般在圖像檢測處理系統(tǒng)中，只需要采集圖像中間的512x256像素，邊緣像素數(shù)據(jù)可以忽略。即在行有效時，取中間的512個像素的數(shù)據(jù)，在奇、偶場圖像分別取中間的256行像素數(shù)據(jù)作為場圖像。為了提高系統(tǒng)實時性，動目標(biāo)檢測裝置在處理過程中采用按場處理(50 Hz)的方式，即在20 ms時間內(nèi)完成對的一場隔行圖像的處理，提高輸出信息的實時性。