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如何使用DSP设计车辆视频处理系统
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目前，交通监控应用系统大多以紧急报警、车辆定位与语音通信为主，图像方面的应用不多。本文正是基于这样的考虑，设计了车辆图像采集与处理系统。该系统采集车后方的图像信息，实时地传送给前方的显示屏显示，司机可通过显示屏实时观测后方路面及车辆状况，倒车时可以及时发现后方障碍物及行人，安全避让。
实时图像采集处理系统的组成及工作原理
本系统由模拟摄像头采集视频数据，通过视频解码芯片将模拟视频信号转换为数字视频信号。CPLD 作为采样控制器，完成数字视频数据的存储和时序控制。本设计选用 TMS320C6416 实现系统控制和数据处理。具体组成如图 1 所示。
视频采集模块
图像的输入由模拟摄像头完成（本系统选用黑白摄像头）。摄像头输出为标准的复合视频信号（CVBS），该信号必须经过视频解码和 A/D 变换后进入数字系统才有效。由于模拟视频信号非常复杂，除了包含图像信号之外，还包括行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号等。因而，对视频信号进行 A/D 转换的电路非常复杂。本设计选用 TI 公司的视频解码芯片 TVP5146 完成从模拟到数字视频的转换。TVP5146 允许 10 路模拟视频输入，具有 4 路 10bit 30MSPS A/D 转换器；场同步信号 VS，行同步信号 HS，奇偶场信号 FID，时钟输出信号 DATACLK 等都由引脚直接引出，省去同步时钟电路的设计。
基于 DSP 的图像处理模块
实时图像处理系统设计的难点是如何在有限的时间内完成大量图像数据的处理。只有图像处理系统的处理速度达到每秒 25 帧以上时才能达到实时的效果，所以在系统设计中，处理器是关键，要求处理器运算速度快、实时处理能力强，并且还具有高速的存储器及 I/O 存取能力。本设计选用 TMS3206416DSK 作为视频信号处理系统。TMS3206416DSK 是一个低成本的开发平台，用户可以根据功能需要扩展硬件设计，便于硬件开发，缩短设计时间。
CPLD 控制模块
TMS320C6416DSK 板上含有一片 CPLD，它主要实现系统的逻辑控制和存储器地址解码功能。本设计仍需一片 CPLD 完成视频存储及显示的时序控制，选用 Altera 公司的 EPM7064ATC100 来完成上述功能，它的工作电压是 3.3V，具有 64 个逻辑单元，68 个 I/O 可用引脚，引脚间 4.5ns 延时，其最高的时钟频率为 222.2MHz。该器件基于 EEPROM 结构，可以通过 JTAG 接口现场编辑内部的结构逻辑，编程语言为 VHDL。数字视频信号输出时序如图 2 所示。数字视频信号按图 2 所示时序输出。以 NTSC 制为例，图中 Y［9：0］为输出的亮度视频信号，DATACLK 为行锁定系统的输出时钟，为像素时钟频率的两倍，即 27MHz，用来同步数据采集，HS 为行同步信号，VS 为场同步信号，VBLK 为场消隐信号，FID 为奇偶场信号。HS 的高电平表示一行有效采样点 720 个，VS 的高电平表示一场有效信号，对于 NTSC 制信号，单场为 243 行，奇偶场信号 FID 为“1”时，表示当前为奇数场， 为“0”表示偶数场。
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