装备无线自动跟踪摄像头的警用车辆支持系统(上)

本项目有三个主要目标:首先,提高警用车辆上采集和处理数据的能力;其次,在警察大队与指挥中心之间实现实时的图像传送和信息共享;第三,通过使用 SoPC 的协调设计来考虑高性能和经济效率。

    设计介绍


  本项目有三个主要目标:首先,提高警用车辆上采集和处理数据的能力;其次,在警察大队与指挥中心之间实现实时的图像传送和信息共享;第三,通过使用 SoPC 的协调设计来考虑高性能和经济效率。


  现有的警察大队跟踪系统的摄像头是固定在车辆上的,因此会出现在屏幕上丢失嫌疑车辆的问题。本设计提供了一种自动跟踪解决方案,可以将嫌疑车辆始终锁定在屏幕上。为了实现这一目标,实施了可以减轻光效应的自动化临界值计算方法。


  我们制造了使用步进马达的云台摄像头(Pan-Tilt Camera),这种摄像头可以上下左右移动。为了实现马达的快速响应,我们还设计了FPGA步进马达控制器。FPGA步进马达控制器的响应时间比软件控制器的响应时间短,因此,即使嫌疑车辆在快速移动,它也可以帮助摄像头将焦点一直放在嫌疑车辆上。


  自动语音警报系统可以与跟踪摄像头同步运行。针对MPEG音频播放,实施了使用Nios自定义指令的硬件加速技术。因此,不需要为MPEG音频解码提供额外的解码芯片。我们为在DE2主板上运行的WM8731DAC开发了uClinux音频驱动程序


装备无线自动跟踪摄像头的警用车辆支持系统(上) 
    图1 设计概念

  我们还设计了FPGA合成式OBD- II接口,用于获取车辆速度之类的信息,以及从车辆控制系统ECU获取故障状态。OBD- II接口可以测量相对速度,并可监控车辆状态,因此它可以代替高成本的激光测量仪器。我们通过libjpeg和Altera的C2H编译器设计了JPEG压缩模块,用于进行图像存储和无线传输。


  对于Linux系统上常用的libjpeg进行了加速。利用libjpeg可以不必修改代码就让应用程序提高压缩性能。此设计的另一个主要特色是快速的全球无线HSDPA协议。采集到的实时数据和图像信息可以从警察大队传送到指挥管制中心。


    车内 FPGA 的适用性


  警察大队的支持系统是一个复杂的领域,需要对图像、语音、通信和传感器数据进行处理。车辆的系统复杂性越来越强,因为所加载设备的数量也在逐渐增加。在OBD接口中,由于协议不同,不同的车辆必须使用不同的系统。FPGA 适合于这个领域,因为它拥有易用的重组功能和合成功能。


  我们在Altera公司的Quarters和Nios IDE 7.0环境中开发了SoPC系统。操作系统和应用程序是使用GUN工具实施的。使用SoPC可以方便地配置系统,uClinux和GUN工具链可以提供相似的环境。


    警用车辆中的需求


  根据追踪制度,追踪车辆时必须在进行追踪时打开警报和记录设备,并且同时还要向命令控制中心报告。同时做几件事情并不容易,因此需要采用自动化的综合解决方案。本设计可以提供解决这些问题的解决方案。


    功能描述


    自动跟踪摄像头


  要将目标车辆始终锁定在屏幕中央,我们制造了一种可以垂直和水平移动的摄像头模块。云台摄像头模块的关键部分是响应时间。响应时间越短,目标车辆的丢失率就越低。


  因此,我们选择了硬件控制的方法,而不是软件控制的方法。步进马达控制器是采用Verilog HDL开发的。图像处理模块发出的云台运动命令会直接传送到FPGA上的步进马达控制器。步进马达控制器随即接收到这些命令,并生成操作信号脉冲。最后,控制器向每个马达发送合适移动距离的信号。


  要进入跟踪模式,需要将摄像头对准目标车辆,然后按下DE2上的按钮。随后,图像处理模块将提取目标车辆的平均色彩特征,并估计目标车辆的位置。只要车辆一移动,云台摄像头就会跟踪车辆。


  捕获的640×400图像保存在USB存储中,并同时传送给指挥管制中心。自动跟踪摄像头都经过实际测试,大多数情况下工作效果很好。由于跟踪算法的根据是色彩的差异,因此我们的跟踪机制在夜晚时无效,在某些色彩上的识别能力较弱。


    自动语音警报


  自动跟踪摄像头启动跟踪模式时,就会运行自动语音警报系统。MPEG 音频数据是通过Nios II处理器的自定义指令播放的,无需任何额外的处理器。Nios II处理器在DE2上以100 MHz的速度运行。


  单片机可以播放128Kbps 44.1KHz的MP3单声道音频,无需加速。但是,该处理器还是需要减少其负载以便进行多任务处理。因此,我们增加了一个64位倍增提高约2.5倍。


 

装备无线自动跟踪摄像头的警用车辆支持系统(上)
    图2 图像的捕获、处理和传输框图

    图像捕获模块


  摄像头的模拟图像信息会在DE2单片机上转化成ITU656标准的数字流。这种数字流有三种不同的用途:首先,用于控制自动跟踪摄像头的移动操作。其次,用于版本共享系统以及无线传送的JPEG压缩。最后,用于车内显示。该图像捕获模块可以在预处理时修改图像大小、移除隔行扫描模式以及计算帧缓冲区内存地址。


    图像处理模块


  摄像头的自动跟踪功能需要用到移动跟踪算法。我们开发了经过调整的色彩跟踪算法,可以很方便地应用于FPGA。这种算法可以根据方向计算不断变化的车辆色彩的平均值,并生成新的二进制临界值。


  这种算法的设计目的是处理与 FPGA 电路中的显示输入模块合成的线路单元,而无需进行软件处理。其结果是不再需要外部帧缓冲区内存。这种方法的主要优势就是提高性能。它可以每隔1/30秒就向马达控制器传送控制命令。

装备无线自动跟踪摄像头的警用车辆支持系统(上)

该文观点仅代表作者,本站仅提供信息存储空间服务,转载请注明出处。若需了解详细的安防行业方案,或有其它建议反馈,欢迎联系我们

(0)
小安小安

相关推荐

  • 做行业赋能者 HID迎接数字化浪潮新机遇 破解新挑战

    针对这一报告及相关共识,《中国安防》、中国安防行业网采访了HID门禁控制解决方案北亚区域负责人王浩,并探讨了数字化浪潮下,安防行业与身份识别发展面临的新机遇与新挑战。

    2023年4月22日 资讯
  • Siemens宣布收购MAC Stystems

    近期,Siemens Building Technologies宣布完全收购MAC Stystems,由此在门禁控制和安全管理系统领域加强其在新英格兰市场的份额。MAC是一家位于美国马萨诸塞州的门禁控制和安全管理系统公司。

    2024年2月8日
  • 记者携3D打印*通过列车安检 暴露安保漏洞

    两名记者携带自行制作的3D打印手枪零件,顺利通过了伦敦圣潘克拉斯火车站的安检,在“欧洲之星”列车上将其组装完成并带往了巴黎。无论是英国还是“欧洲之星”列车,都一贯以安检严格著称,而此次的“试验”将巨大的跨国安保漏洞展现无遗,引发公众对3D打印技术制造出的“无法管理也无法检测”的杀伤性武器的担忧。

    2024年9月15日
  • 日本玩具厂商推出聊天机器人 适合老人和宅男

    OHaNAS会分析说话人的意图和逻辑并进行对话。比如,当对方说“洗衣服吧”,OHaNAS便会搜索网上的信息等,然后回答“明天有雨,最好不要洗”之类的回答等。

    2024年2月5日
  • itc智慧听学创新知识呈现方式,赋能学习听出好成绩!

    itc智慧听学系统汇聚海量教学资源,由上百位名师专家团队倾情演绎。精心打造的《课文朗读》栏目,以生动逼真的声效,令孩子入情入境,专注于倾听的耳朵会发现声音背后的"东西",体会和理解出文字没有表达的语感、情感等。跟着朗诵家朗读,让朗读成为一种坚持和爱好,从而爱上语文,爱上阅读。

    2024年4月8日
  • 江苏徐州市经济技术开发区校园实现监控全覆盖

    据了解,徐州市经济技术开发区目前除徐庄外,所有校园均实现了电子监控全覆盖,建立起了学校安全信息平台。除了安保人员能随时观看监控画面外,校内管理人员也可以通过网络端口随时调看画面,了解孩子们活动情况。

    2024年2月4日