嵌入式智能摄像机硬件设计

论文摘要

随着社会的进步和数字信息技术的不断革新,人们对智能系统的需求越来越大,促进了智能化系统市场的高速发展。传统的视频监控系统把视频的采集和视频的处理相分离,而目前智能高清摄像机将视频的采集和处理集于一体,能实现违章车辆检测和车牌识别等功能,不仅节省了搭建传统监控系统的空间和人力成本,更具有高度的实时性和准确性等特点,并且避免人为失误和人体视觉等功能的限制造成误判和漏判,也必定将逐渐替代传统的视频监控系统。智能化高清摄像机是视频监控行业发展的目标,有着广阔的发展空间和经济效益。视频监控系统的发展方向是智能化、一体化、数字化、网络化,其中以嵌入式视频网络服务器为核心的智能摄像机系统最具发展潜力。本设计采用500万像素的CMOS图像传感器和TI公司基于DaVinci技术的嵌入式处理器作为硬件平台,实现智能监控系统车辆检测、车牌识别功能。CMOS图像传感器具有集成度高、功耗低、数据读取速率快,开发周期短等优点,本系统采用的500万像素OV5642图像传感器具有以上优点并能提供1080P高清视频。TI公司的DaVinci技术产品DM6446集成了ARM926EJ-S嵌入式处理器内核和C64X+数字信号处理器内核,并集成了视频协处理器VPFE/VPBE,改变了过去分离式处理器构成的系统,提高了系统的集成度和工作效率,同时降低了系统板级成本。本文从硬件设计方面对实现智能摄像机做了详细介绍。首先介绍了基于DaVinci技术处理器DM6446和系统的组成结构,主要涉及了ATMEGA64L微控制器电路和微控制器程序设计、电源设计电路、DDR2动态存储器设计、Flash存储器的接口设计、以太网接口。然后对DM6446的视频协处理器和CMOS图像传感器的工作原理做了详细介绍。最后对视频预览模式和抓拍模式两种不同的参数设置以及结果做了测试和验证。本系统的硬件平台已经搭建完成,U-boot以及Linux操作系统的移植也已经完成,相关附属功能以及接口驱动程序正处于完善阶段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 智能交通车辆检测的意义
• 1.2 智能摄像机图像采集与处理的基本要求
• 1.3 系统设计目标
• 1.4 论文主要内容及论文结构
• 2 系统组成及硬件结构设计
• 2.1 系统组成概述
• 2.2 DaVinci 系列数字信号处理器 TMS320DM6446 介绍
• 2.3 系统其它部分硬件工作原理
• 2.4 本章小结
• 3 CMOS图像传感器
• 3.1 CMOS图像传感器简介
• 3.2 CMOS图像传感器OV5642 芯片介绍
• 3.3 OV5642 寄存器改写方法
• 3.4 本章小结
• 4 视频处理协处理器
• 4.1 视频协处理器前端
• 4.2 视频协处理器后端
• 4.3 本章小结
• 5 测试与验证
• 5.1 CMOS图像传感器与VPFE的通信以及数据存储
• 5.2 图像抓拍模式的参数配置与测试
• 5.3 视频预览模式的参数配置与测试
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献