关于屠宰场实时视频监控系统

关于屠宰场实时视频监控系统（精选8篇）

1.关于屠宰场实时视频监控系统 篇一

3G车载实时音视频监控方案

一、项目背景

水泥是建筑行业中最主要的建材，在流通中基本上都使用水泥车进行运输，当前在水泥企业管理中最为棘手的有几个问题亟需解决：一是车辆的利用率；二是防止车辆驾驶员不诚信行为；三是严重超速现象；尤其是运输途中出部分不诚信司机，私卖水泥建材油料等，普遍的超速现象是造成交通事故频发的主要原因。另外水泥运输车据调查，我国的混凝土预拌运输车利用率尚不足35％；车辆驾驶员在运输时也偶有中途偷料事件发生。因此，如何解决好上述两大问题成为业者重点攻关的课题。管理人员就可以随时知道车辆的位置信息，避免驾驶员的个人作弊现象，及在各个环节上将各种资源浪费减小到最低。对混凝土企业优化资源配置、提高企业的市场竞争力，将会起到积极的促进作用。混凝土车辆管理的最终目标是降低成本、提高服务水平，这就需要混凝土企业能够及时、准确、全面的掌握运输车辆的信息，对运输车辆实现实时监控调度。现代科技、通讯技术的发展，GPS/GIS技术的成熟和GPRS无线通讯技术的广泛应用，为现代混凝土企业车辆管理提供了强大而有效的工具。3G无线网络和互联网的结合运用，对混凝土企业优化资源配置、提高企业的市场竞争力。为适应市场需求，各混凝土企业迫切需要应用各种先进科学和现代化管理来提高运营效率和质量，从而把运输智能化和现代化管理提到首要位置。鉴于此，为混凝土运输车辆配备3G车载设备是必要的，因为它可以堵塞企业的管理漏洞，提高运输效率。

为解决上述问题，中现科技结合目前最先进的FLASH数字视音频编解码技术、军用硬盘减振加固技术、抗恶劣环境大容量数据存储技术、汽车电子技术、WCDMA/CDMA2000 3G网络等，为用户提供一整套完善的3G车载视频监控系统解决方案。该系统是城市智能交通系统（ITS）的重要补充和城市治安监控系统的重要组成部分。3G车载视频监控系统由车载监控录像系统、无线数据传输系统(包括3G音视频传输和GPS全球卫星定位)、中心控制管理系统三部分构成，其信息传递依靠GIS/GPS系统。只要卫星信号覆盖的地方，就可以对所有车载目标都能够得到有效的跟踪、监控管理。

2.关于屠宰场实时视频监控系统 篇二

声音定位技术有广阔的应用前景,比如多媒体安全监控[1,2]。在多媒体安全监控系统中,声音定位系统可以估算出声源方向,以此控制摄像头的方向,可以提高摄像镜头对异常事件的捕捉能力,对室内外环境进行有效监控。

常用的声音定位技术主要有:基于TDoA的声音定位技术[3,4,5],基于高分辨力的空间谱估计的声音定位技术[6,7],基于神经网络的定位技术,基于头相关传递函数的声音定位技术[8,9,10]。在这些定位技术中,后3种技术的复杂度相对比较高,而基于TDoA的声音定位技术相对来说比较简单,适合于低成本的实时系统,而且性能能够满足大多数应用场合的要求,所以应用得比较多。

基于TDoA的定位算法的现有研究中,大多在努力提高定位的精度。但是,在实际的应用中,除了希望提高定位精度,更希望系统只对特定的声音进行定位,忽略其他类型的声音。这可以大大提高系统的抗干扰能力,提高系统的实用性。

为此,笔者提出了一种对特定声定位的系统,它利用广义互相关(GCC)方法估算声音到达传声器(即麦克风)的时间差TDoA,以此确定声源的方向;同时利用特定声检测技术,只有检测到特定声时,才输出定位结果。特定声定位系统框图如图1所示。

在本系统中,首先对传声器的采集信号进行预处理,然后对声源方向进行定位并且检测声音类型,最后根据当前帧的声音类别决定是否输出定位结果。

2 基于TDoA的定位

基于TDoA的声源定位如图2所示,S表示声源,m1和m2分别表示2个传声器,声源相对于传声器连接线的方向角是θ,从S传来的声音到达这2个传声器的距离差是△d,这将带来时间差△t。而且这个时间差△t和方向角θ密切相关,不同的θ对应不同的时间差,当方向角θ是0°或者180°的时候,时间差最大。当θ角是90°的时候,时间差是0。

2.1 广义互相关计算TDoA

在图2所示的模型中,可以用式(1)表示2个传声器的接收信号

式中:s(t)表示声源信号;m1(t)和m2(t)表示2个传声器接收的信号;n1(t)和n2(t)表示2个传声器上独立的噪声,比如电噪声;t0表示信号到达两个传声器的时间延迟;α表示2个信号在幅度上的差别,假如传声器的距离不大,声源到达2个传声器的路径差别不是很大的时候,可以假定α=1。估算t0的简单有效方法就是互相关。一个信号的自相关函数在0点达到最大值,假如把一个信号延时t0后与原信号做互相关,它的峰值将会延时t0。所以在式(1)中,估算出m1(t)和m2(t)的互相关函数的峰值点,就知道了它们的延时t0。

然而,考虑到噪声n1(t)和n2(t)或者室内混响的影响,这种方法的定位性能不稳定。为了提高各种复杂环境下声音定位的性能,人们研究出了各种广义互相关算法。

广义互相关先对传声器接收信号m1(t),m2(t)进行处理,然后再做相关,如图3所示。

图3中的H1,H2表示2个滤波器的传递函数。滤波后的2个信号求互相关函数,最后,进行峰值检测,找到峰值点,这就是m1(t)和m2(t)之间的相对延时。

不同的滤波器就对应了不同的广义互相关算法。文献中,有的互相关算法是适用于噪声环境下的定位,比如最大似然法(HT)[12],也有的算法适用于混响环境的定位,比如相位变换方法(PHAT)[11]。也有利用声源本身的特点对声源定位,比如利用人声的基音[5]或者是线性预测误差[13]。在混响环境中,人声的频谱会产生畸变,但是基音的频率和线性预测误差的时间规律不会改变,所以这些算法适合于混响环境。

在本文的系统中,要对室内和室内的特定声方向进行定位,分别采用PHAT和HT方法。PHAT方法的原理推导在文献[11]中有详细推导,这里只给出计算公式

式中:是2个传声器之间的互功率谱;是互功率谱的模;是经过处理后的2个信号的互相关函数,它的峰值点对应了m1(t)和m2(t)之间的相对延时。在没有混响的室外环境中,为了减少系统的运算量,可以用一个简单的低通滤波器对传声器信号进行滤波,然后进行互相关从而得到到达时间差。

2.2 根据时间差确定声源方向

根据TDoA和传声器排列的几何位置定位方法主要有最大似然算法和闭式表达式法。闭式表达式法算法复杂度低,其性能在实际应用中也能满足要求,所以得到了广泛的应用。闭式表达式法主要有交叉双曲线、球插值算法等。假定声音是远场信号,还可以用简单的方法得到声源的方向角。远场信号示意图如图4所示。

图4中,L,R代表2个传声器,dm是2个传声器的距离,ds是到达距离差(TDoA乘以声波速度)。方向角θ为

计算出每一帧的角度后,还需要对异常结果进行处理。在笔者提出的特定声定位系统中,计算出了声源的方向角,就可以控制摄像机转向声源方向,对该方向的场景进行监控。

3 特定声的检测

特定声是指在特定的应用场合中需要特别关注的声音。比如在安全监控中,枪声的出现意味着有异常事件的发生,所以枪声就是特定声。

为了检测特定声,对现场采录的信号进行特征提取和分析,把当前声音进行分类。在本系统中,采用如图5所示的二级分类树。

在第一级分类中,以过零率作为特征,把声音分为噪声和非噪声。在第二级分类中,利用子带能量等特征把非噪声分为枪声和人声。过零率和子带能量等特征的提取过程都不复杂,适合在DSP中实现。

4 DSP实时系统的构建和试验结果

为了验证特定声定位系统的精度以及特定声检测模块对枪声检测的准确性,构建了一个基于ADI公司的Blackfin 16位定点处理器ADSP-BF561的特定声定位实时系统。

4.1 实时定位系统的组成

实时定位系统由3个子系统组成,如图1所示,声音采集放大、数据处理和输出结果的图形显示等子系统。

在声音采集放大子系统中,使用2个型号是SMM310的硅微传声器,它们的间距是12.75 cm。硅微传声器的对称性比较好,信噪比64.5 dB,灵敏度-42 dB。由于传声器信号的输出电压范围是微伏级,而后级的AD转换器输入的动态范围是0～1 V,所以设计了一个用运放组成的负反馈放大电路,它的放大倍数是100倍。

数据处理子系统中,采用ADI公司的ADSP-BF561EZkit Lite,它有AD1836作为AD转换器,采样频率可以高达96 kHz。其DSP处理器是ADI公司的Blackfin系列中的双核16位定点处理器,2个独立的DSP核,可以工作到750 MHz。系统中,一个核做输出结果的图形化显示,另外一个核做声音定位和特定声检测计算。

输出结果的图形化显示是由东方迪码公司的SSK-561完成,这是ADSP-BF561 EZkit Lite的接口扩展板,板上的TFT显示器是TopSun公司的TS35ND1501,24位真彩色,分辨力是240×320。

图6是笔者设计的定位结果输出图形界面,图中半圆表示声源定位的有效范围,本系统只对传声器前方180°范围的声源定位。圆上的小球指示了当前声源的大致方向,下面的数字表示声源的角度。左下方的图标表示当前声音类别是枪声,右下方图标表示当前声音是人声。

4.2 误差计算方法

本测试中,为了验证定位系统的估算角度与实际角度的偏差,测量了音箱相对于传声器的实际角度。但是,由于直接测量音箱到传声器阵列的绝对角度比较困难,笔者测试的是相对角度。把传声器固定后,音箱先后在2个不同的方位角播放声音,系统估算出2个角度,它们之间的角度差就是相对角度。最大误差是指定位系统估算出声源角度,经过排除孤立的异常结果后,各帧结果与均值的最大差值。

4.3 室内测试结果

在室内测试中,混响场空间参数为:长7 m,宽4 m,高2.9 m。测试场中有很多矮隔板和电脑,混响时间约为120～180 ms。声源是漫步者电脑音箱R1900T-Ⅲ,它在不同的方位角上不断播放枪声、人声和其他声音,调整音量,使信噪比在10 dB以上。音箱距离传声器阵列约4 m。表1是室内枪声的定位结果。特定声检测模块对枪声的检出率是89.7%,准确率是78.2%。

4.4 室外测试结果

室外测试中,选择校园内一个交通路口旁边一小块空旷地作为测试场地,测试场中有汽车行驶的噪声、大功率空调主机噪声、轻轨和火车行驶噪声,以及一些自然风声等。调整音箱的音量大小,使信噪比达到10 dB。测试方法和4.2节一样,数据处理帧长是1 000个采样点。定位结果见表2。

从表2看出,在室外的声音定位中,当声源偏离传声器正前方±30°以内,定位偏差在5°以内。如果声源偏离角度增大,这个偏差也会增大。特定声检测模块对枪声的检出率是90%,好于室内测试结果,而准确率是75%,略差于室内的测试结果。这是因为室外干扰声比较大,有时候会有很多干扰声被识别成枪声。

5 小结

笔者提出的结合基于TDoA的声音定位和特定声检测的特定声方向定位系统可以实时地进行特定声的检测和定位,它的抗干扰能力也较强。当它的输出设备是TFT显示器的时候,可以直观显示声源的方向;如果用本定位系统的输出角度控制摄像机云台,摄像机就能够及时转向并跟踪特定声声源方向,有效提高视频监控的有效性。在没有检测到特定声的时候,如果该系统关闭摄像机,就可以在很大程度上降低视频监控系统的能耗。

摘要：设计了一种用于视频监控的具有较强抗干扰能力的特定声定位实时系统。本系统利用广义互相关算法(GCC)估计声音到达2个传声器的时间差(TDoA),以此计算声源的方向角。本系统具有特定声检测功能,只有特定声出现时才输出定位结果,提高了系统的抗干扰能力。实验证明,该系统能够实时地对枪声进行定位,当枪声在±30°范围的时候,室内测试的定位误差在±3°以内;室外测试定位误差在±5°以内。

3.关于屠宰场实时视频监控系统 篇三

关键词：射击训练；定量检测；反馈系统；射箭；激光

中图分类号：G804.7

文献标识码：A

文章编号：1007-3612(2007)07-0922-04

Research on Transforming the Shooting Real Time and Feedback Sys tem into the Archery Real Time and Feedback System

ZHOU Xiaodong1, WU Chunxia2

(1. Beijing Research Institute of Sports Science, Beijing 100075, China;2. P.E. Department, Capital University of Economics and Business, Beijing 100026, China)

Abstract:“The real time and feedback system of laser testing" is applied in shot. It can record the position of bullet in target and the track of gunpoint sway in taking aim. According these parameters, coaches and athletes can analyze the technique of shot and regard them as information of real time and feedback. According to resembles of shot and archery, this study try to apply “the real time and feedback system of laser testing" to archery. During this studying, several difficulties come. The first one is the fastness question of laser's emitter. The second one is the placed question of target that incept laser. The third one is the springing question of system. The fourth one is the software question of system. After getting over the difficulties which meet in study, we are going to test techniques with the “the real time and feedback system of laser testing" for improving on archer's techniques and enhance archer's grade.

Key words: shooting training; quantity measurement; feedback system; archery; laser

鉴于“射击训练定量检测和及时反馈系统”在射击中的良好应用，本研究的目的是在把此系统经过改装后应用于射箭训练当中的同时，对测试结果通过自己设计的软件对数据进行再处理，以最直观、最简单和最快的速度进行反馈。

“射击训练定量检测和及时反馈系统”在射击中的成功应用引起了许多人的注意。而且射箭的瞄准晃动远比射击的瞄准晃动大的多。于是有一些体育科研人员想把此系统应用于射箭中去，但经过种种努力后却没有成功。本人在吸取前人的经验教训的基础上，利用现有的激光测试系统亲自研制出可安装在弓上的“射箭训练定量监测和及时反馈系统”的装置，对射箭训练进行测试和指导，这将会对我国射箭水平的提高有很大意义。

1研究方法

本研究通过查阅大量国内外射箭训练和射箭用仪器的文献资料，并咨询了资深教练员和有关专家，充分了解了原射击测试仪器工作原理和工作方式、弓的构造以及射箭动作的基本技术环节等。经过反复试验，最终解决了激光发射器固定问题、激光接收靶的放置问题、触发问题和后期的数据处理的软件问题，完成了一套射箭训练定量检测和及时反馈系统。并将它成功的应用到射箭训练和射箭测试中去。

2试验内容

2.1“射箭训练实时反馈系统”装置的研制

2.1.1原射击测试仪器介绍

“射击训练定量检测和及时反馈系统”是对射击瞄准程度的定量检测和及时反馈的一套系统。它可记录子弹在靶上落点的位置、瞄准过程中枪口晃动的轨迹以及在多次击发过程中对上述参数的统计结果等。这些参数不仅可以作为技术诊断的依据，又因为它能够立即显示结果，因此又可作为运动训练的实时反馈信息。此系统由6个部分组成，如图1所示。分别为：半导体激光发射器、激光馈电盒、触发检测及采集同步器、光靶、数据采集接口卡、计算机。此系统的工作示意图如图2所示。它的工作原理如下：首先把激光发射器固定在枪管上，在运动员瞄准时，由计算机下达指令开始数据采集，这时红外激光发射器发出激光；其次由光电接收靶接收激光信号并通过数据采集，使激光在光电接收靶上的轨迹显示在计算机屏幕上；再次通过枪声击发使数据采集停止，这时在计算机屏幕上给出完整的激光轨迹并标出击发点。

2.1.2“射箭实时反馈系统”的研制过程

考虑到射击和射箭的可类比性，现准备把射击训练定量检测及实时反馈系统应用于射箭中。由于射击和射箭的不同，把此系统应用于射箭有很大的困难，主要是以下四个问题及解决方案。

2.1.2.1激光发射器固定装置的问题及其解决

激光发射器本是为射击训练量身定做的，因此它可以方便的固定在枪管的下部(图2)。但对于射箭来说，首先激光发射器的固定就是一个问题。弓的形状是扁的，它与枪的圆筒形状大不相同，而且随着弓种的不同，弓的尺寸也不同。因此要想把激光发射器固定在弓上，其难度是可想而知的。在走访专家后，曾想过把激光发射器固定在弓的稳定杆上、弓靶上、或运动员的前臂上。但是，无论把激光发射器固定在什么地方，都需要重新设计制造安装设备。

在着手进行的过程中了解到，前人曾经对此进行过尝试但并没有成功。他们把激光发射器固定在弓的稳定杆上(也称之为减振杆)。由于稳定杆在射箭时主要起稳定作用，也就是吸振，所以它的振动较大。而且在撒放后，弓把上下端在射箭方向上产生振动，振动周期约为100Hz。因此稳定杆上的振动之大可想而知。在稳定杆上固定的激光发射器所发出的激光在撒放后不得不进行再调整，使光电接收靶收到激光。而且在电脑上所显示的轨迹并不能反映射手的真正的瞄准轨迹。因此实验没有成功。而且由于弓的种类不同、及射击与射箭瞄准上的差异，射箭瞄准要求：眼睛、准星、靶纸黄心三点形成瞄准基线，即眼睛通过弓弦的一侧，使准星和靶上的黄心相吻合，形成三点一线，而且瞄准应该在弓的平面上进行。这都给激光发射器的固定带来了困难。

考虑到以上这些原因，我走访了一些专家及教练员。他们给我提出了很好的意见。固定在稳定杆上绝对不行，因为它的作用是吸振，因此振动较大；而固定在手臂上也很困难，因为发射器很难和手臂固定为一体；最后决定把激光发射器固定在弓把上靠近瞄准器的位置，完成激光发射器的固定装置。过程如下：

为了试验方便，先用木头按照实物的尺寸做了一个一段弓把的模型，模型尺寸与此段弓把完全一样。

激光发射器的固定装置分为2个部分：第一部分是2个钢片和两个螺栓六个螺母。而且为了保护弓把和加大钢片与弓的摩擦力，在钢片的表面粘贴上橡胶。钢片和螺母的作用主要是在弓把上找一个固定的位置，以利于第二部分的固定。

第二部分是接在一个中空的铝合金管上，头部可上下左右活动的活动托。它的作用主要是在激光发射器和钢片之间提供一个桥梁的作用。即先用螺母、螺栓把两个钢片固定在弓把上。活动托的铝合金管上预先按照钢片上螺母孔的位置和大小相应的打出两个孔，那么活动托就通过铝合金管固定在伸出的两个长的螺栓上。而激光发射器就可通过本身的夹子固定在活动托的头部，这样固定工作就完成了。经过反复探索试验研制出的这套固定装置可适用于任何国家和任何弓型的弓。把激光发射器通过固定装置固定在弓把上。那么激光发射器的固定问题就解决了。

2.1.2.2激光接收靶的放置问题的解决

射击中的激光接收靶放在实弹靶纸的下面(图2)，而且两个靶的大小相差不多。而在射箭中，由于射箭的瞄准晃动动作太大远远超过射击的瞄准晃动，且激光接收靶的接收面积的最大直径是10cm，而箭靶的直径(50m射程)为80cm。而且箭靶的放置与地面并不垂直，而是与垂直方向有15°的夹角。因此激光靶的放置位置也是一个难题。

在射击中，激光接收靶与枪靶置于同一平面，激光枪与枪管平行安装(图2)。因此可以大略认为激光在激光接收靶上的轨迹就是运动员瞄准轨迹。而在射箭上运用时，困难要大的多。这是由于箭靶与激光接收靶的大小相差较大(50m箭靶的直径为80cm，而激光接收靶的直径只有10cm)，而且箭靶与地面垂直方向有15°的夹角(图3)，另外射箭的瞄准晃动要比射击的瞄准晃动要大的多。因此就不可能把激光接收靶与箭靶置于同一平面上。考虑到以上这些情况，就把激光接收靶放在近处，而且要与地面成一定的角度。只有这时激光接收靶上所接收到的激光轨迹才能真正反映射手的瞄准轨迹。

环靶为圆形，有三种规格。远射程(90m、70m、60m、)使用直径122cm的环靶；近射程(50m、40m、30m和儿童的25m)使用直径80cm的环靶。环靶，均自中心向外分别为黄、红、浅蓝、黑和白5个不同色的等宽同心圆。最外面的白色区外缘线，画在环区内。这样就构成十个等宽的环区。在实际测试中采用的是近射程(50m)使用的直径80cm的环靶。直径80cm的环靶，每个环区宽4cm，黄心直径为8cm，其余各环的直径依次递增8cm。

射箭的基本理论告诉我们：正确的射箭技术要求在瞄准时必须保证射箭面对准目标，并在不同的射程上创造必要的仰角。不妨把过靶心且垂直于地面的平面称为理想射箭面，简称理想面。而把箭的实际飞行面称为实际射箭面。那么，上述的射箭技术基本理论要求我们，在开弓、瞄准、继续用力、撒放等的过程中要解决箭发射后的射箭面稳定在理想面上。如果射箭面和理想面产生偏角，箭的击中点将偏离靶心(图4)。

因为激光接收靶的直径很小(10cm)，若要80cm的环靶完全对应，要作如下计算。据图3射箭俯视分析图做出简化分析图(图5)。

激光接收靶放置距起射线Xm处，根据三角形相似定理得出:

取R=0.4m，r=0.05m得出x=6.25m。也就是说：若要射手瞄准的轨迹与激光的轨迹相一致，且直径为80cm的环靶上的10个环数与直径为10cm的激光接收靶上的10个环数相对应的话，就必须把激光接收靶放在距起射线6.25m处。考虑到此次所测试的对象均为健将级，她们每箭的成绩应该不会低于6环，且为了充分利用激光接收靶的面积，于是就把激光接收靶上的最大环数设置为6环。因此相应的取R=0.20m，r=0.05m,得出x=12.50m。即激光接收靶应放在距起射线12.50m处。那么再在实测时，根据射箭运动员的个体差异，在拉满弓时，调试激光接收靶的高度配合固定装置调试激光发射器的角度，使激光发射器的瞄准轨迹始终在激光接收靶上。这样激光接收靶的放置问题就解决了。

2.1.2.3触发问题及其解决

在射击瞄准的过程中，运动员的动作幅度较小，激光发射器跟随枪一起晃动。这时系统一直在记录射击瞄准的轨迹，在枪响的同时，系统停止记录瞄准轨迹。即该系统在射击中是以枪声作为触发的。而在射箭中，声音有两个。一个是在撒放最佳时机时的响片声音，一个是弓弦回弹时的声音。到底采用哪一个是一个问题。

射击训练进行激光测试时，它的触发是通过枪击发时的声音来触发系统停止记录数据的。即，开始由人工给计算机下达命令使激光发射器开始发出激光，由激光接收靶接收激光并开始记录数据。这时射击运动员处于瞄准阶段。当射击运动员进入击发阶段并结束射击时，激光测试系统受到枪声的触发而停止记录并保存数据。于是一次测试结束。那么在射箭中，在开弓、瞄准、伸展、撒放、射后余姿等过程中声音有两个：一个是在箭拉出信号片，信号片借助本身的弹力回弹敲击弓把的响声，另一个是在箭放出后弓弦回弹时的声音。经过考虑和测试后决定以信号片的响声为触发，并设置0.2s的尾迹，并把此声音作为瞄准轨迹和撒放轨迹的间隔点。这样瞄准轨迹可以检查射箭选手的瞄准特点及瞄准技术的好坏，而撒放轨迹可以检查撒放技术的正确与否，以及撒放技术的技术指标。因为在整个的射箭动作中，撒放是一个关键性的动作，它的好坏直接决定着射箭成绩的好坏。而撒放轨迹的长度与方向直接体现了撒放动作的好坏。因此撒放轨迹给教练员与运动员提供了一个可以直接观测、准确有效的技术指标。

2.1.2.4软件问题的解决

原有的激光测试系统的软件是专为射击编写的，它的各种分析均围绕着射击。虽然射箭与射击有相似点，但射箭有自身的特点。另外由于种种原因，在测试时只能用国产的激光测试系统。而此系统没有提供瞄准轨迹的测试数据，因此在具体的射箭测试后，需要另外编制软件得出数据并进行分析。

射击训练定量检测及实时反馈系统的软件本是为了射击而设计的。经过我的了解和使用发现此软件还是可以用于射箭的。但仍要进行补充。根据前面的激光接收靶的放置位置(50m的箭靶)，软件设置如下：10环直径为2cm、9环直径为4cm、8环直径为6cm7环直径为8cm、6环直径为10cm。瞄准轨迹颜色为绿色，尾迹为红色。那么绿色与红色的分界点就是信号片的声音触发。一个典型的轨迹图见图14。但是由于此软件是为射击量身定做的，它测试后的数据分析对射箭来说毕竟不太全面。根据这种情况，本人编制了相应的软件对瞄准轨迹图进行分析，得出击发前的不同时刻的上下、左右晃动的大小，不同时刻的位置，以及尾迹的长度，尾迹的上下、左右的晃动…等一系列指标，并根据数据画出击发前的不同时刻的位置散点图、计算出前后两个位置之间的距离、和几个时刻的位置综合图(图7)。具体数据见4实测部分。

3结论与建议

3.1结论

1)经过反复试验亲自动手制作的“射箭训练实时反馈系统"装置获得成功。本系统可适用于各种弓型，具有安装快捷、调试方便之优点。经实测证明，此系统有效地指导了射箭训练。

2)运用此系统可获得射箭的重要技术指标和稳定性参数如：尾迹的长度、尾迹的上下、左右的晃动，击发前不同时刻的瞄准轨迹的上下、左右晃动，上靶方向……等。这些指标和参数不但可以衡量每一只箭的好坏，而且可以作为队员个人的纵向比较和队员之间的横向比较资料。

3)为了使瞄准轨迹看的更清楚，本人编制的软件将每一个瞄准轨迹图按时间顺序变为散点图，清楚地反映出瞄准过程。这深受教练员、运动员欢迎。也便于科研人员分析动作技术。

3.2建议

1)由于时间和经费的关系，未能做到激光接收靶上的击发点的成绩与实际成绩相对应。在今后的研究中应加以改进。

2)在有条件和必要的情况下，可以将散点图再加以细分，以便于运动员、教练员和研究工作者的研究分析。

参考文献：

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4.关于屠宰场实时视频监控系统 篇四

随着网络时代的到来, 监控技术的不断创新, 特别是随着CPU处理能力、硬盘容量和光纤传输等技术发展, 促使实时监控的多媒体处理技术的发展, 实时的监控技术从而成熟。它是集视频技术、网络技术和处理技术的综合技术的系统, 被应用在很多领域。利用视频监控技术, 能自动监视重点地区的危险状况, 当一些危害社会行为出现时, 监控系统能够实时向相关人员和部门提供现场情况, 从而避免工作人员出现场, 避免二次事故的发生, 从而节省了大量的物质资料的投入。另外, 实时的监控技术对城市商业区、城市交通十字路口、学校门前等重点地区的人流量进行监控[1]。除了上述的应用, 还有一些应用允许游客访问遥远的景点。

2 实时监控系统需求

实时监控系统主要应用在远程视频监控上, 同时连接数字/模拟摄像头、有线或无线网络等, 实时监控系统需要将得到视频数据处理后传输至网络, 用户可以在PC机、手持PDA或智能手机上的客户端实时监控现场等[1]。其实时监控系统的应用架构如图所示。

实时监控系统主要的硬件是流媒体服务器。在系统构架设计之前必须做好硬件选型, 其次结合硬件平台, 进行软件研究和系统设计。流媒体转发服务系统[2]包括硬件设备、文件管理和系统软件等几部分。整个系统的工作流程是:第一, 通过视频监控设备采集监控现场的音视频信息;第二, 将采集的视频数据信息编码压缩;第三, 是通过网络传输技术将处理后数据传输至用户的客户端。同时, 实时监控系统按照应用的需要进行用户数量和传输的控制, 确定网络自动调整发送码率。因此, 流媒体转发服务的实时监控必须具备以下功能和性能: (1) 支持多路复用和多用户服务, 同时支持不同的编码的视频格式; (2) 提供实时视频数据的处理, 实现视频数据的帧率、码率和和网络带宽适应; (3) 支持各种网路环境的监控, 实时视频数据质量高, 传输数据连续性高。

3 实时监控方案设计

根据分析实时监控系统的需求, 确定了流媒体服务器的功能需求, 通过流媒体服务器的协议栈的设计, 在传输层协议上解释RTP, RTCP, RTSP协议, 流媒体数据也都是打成RTP包, 通过UDP端口发出去的, 因此, 对系统进行模块化分析, 对于TCP/IP端口事件的调度以及把大量的流媒体数据从磁盘空间传递到网络上, 依据此给出了流媒体系统的软件架构, 由流媒体服务器和客户端两部分组成, 二者之间通过信令传输信息, 数据发送和控制。计算机网络系统的结构复杂, 其最基本的体系结构是分层次的, TCP/IP协议的传输层有面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP两个重要的协议。而RTP/RTCP是端对端的协议, RTP协议通常使用UDP来传送数据, 也可以使用TCP协议提供时间信息和实现流同步。RTP和RTCP的配合使用, 能有效的适合网上的实时数据处理。

4 实时监控系统工作流程

根据实时监控系统的方案设计, 通过视频编码技术对所采集的视频数据信息进行处理, 从而将视频数据信息压缩成为能够适合网络传输的信息;客户端的任务是执行接收视频信息和解压缩视频数据, 从而使得使用者能够通过客户端观看实时监控图像信息, 其系统工作流程为:

(1) 实时监控流媒体转发服务器初始化, 开启监听线程; (2) 自动搜索实时监控服务器, 准备接收数据; (3) 进行登录实时监控服务器, 并且配置传输方式发出请求; (4) 对请求用户进行认证, 检查用户权限及服务用户的上限; (5) 传输连接建立后, 向流媒体转发服务器发送视频传输请求, 等待建立会话; (6) 用户接收到视频通道信息, 并且产生接收数据地址; (7) 成功建立链接, 服务器将该用户加入发送队列, 并处理控制命令; (8) 进行发送实时监控的流媒体信息; (9) 流媒体服务器控制信令传输, 控制视频、音频数据的反馈信息; (10) 断开服务器连接, 结束会话。

5 小结

本文分析了实时监控系统的需求以及整体的方案设计和系统的工作流程。实现了实时视频数据传输的设计, 并设计了调用关系以及接口。

摘要：随着计算机技术与网络技术的广泛应用, 实时视频监控的技术也得到了广泛应用。在现今的网络公司均把大力发展视频流技术放在了非常重要的位置, 其中的流媒体编码技术也得到很大的发展, 而客户端与服务器之间的认证和传输也成为了该技术的重点, 谁能更好的解决这些问题, 提供最方便, 快捷的解决办法, 谁就能在未来的网络竞争中占得先机。

关键词：流媒体,TCP/IP,实时监控

参考文献

[1]陈轶博.智能视频监控系统的设计与实现[D].大连:大连海事大学, 2008 (05) :15-21.

[2]Karim Yaghmour.Building Embedded Linux System.Sebastopol:O'Reilly, 2003:53-54.

[3]陈颖, 视频编码技术的流媒体网络传输适应性[J].福建信息技术教育, 2007 (04) .

5.关于屠宰场实时视频监控系统 篇五

在接到产品时，我们收到了一个类似鼠标大小的硬件设备，样子也与鼠标有几分相似：模块带有一根USB接口连线，上面俨然带有电话话筒接口和音频、MIC接口。同时，没有收到任何软件产品，当说到这是视频实时聊天工具时，确实让我感到有些纳闷——网络视频会议咱熟啊！要这个东西干吗？

“硬”出有因 这个硬件模块，核心芯片名为“TMP300”，它是什么东西呢？其实它类似一个简版外置声卡，确切点说，是一个USB音频处理模块。其主要功能，就是让用户通过该模块进行网上语音对话，当然还有一个重要功能——认证钥匙。

想用OkBuddy 进行网络视频聊天，就必须先安装这个硬件，USB即插即用，通过OkBuddy网站下载驱动，便可顺利安装了，至此，系统音频组就会出现TMP300 系列设备，如果您现在插上耳机，就会发现一切系统声音都直接改从OkBuddy 这里传出了。不过这个模块的声音处理能力实在有限，语音传输效果对系统声音来说实在太差劲了。但这对于OkBuddy本身来说倒是一举多得——下载了OkBuddy 聊天软件后，只有插接该设备才能正常启动软件，软件音频设备选为OkBuddy模块，便可限制用户必须通过该硬件进行通话，保证了音频传输的可控性，也加强了软件自身的防盗版和安全性。

聊天1to1 现在大家明白了，其实OkBuddy实时聊天工具，只能供给购买了其硬件设备的用户使用，而其账户的申请也是针对购买者信息的，所以将其主要功能定位在商用网络视频会晤更加实际。最为基础的功能，就是1to1 视频语音对话了。下载OkBuddy软件，启动后可直接设置启动信息、影音信息以及登录模式，软件易用性一般，除了一些基本的设置项之外，没有什么附加功能，可直接文本对话，也可进行视频聊天，摄像头自己安装好即可。但这种模式比起目前流行的MSN、QQ、UC等等众多免费实时聊天工具来说没有什么优势，软件单调且视频语音传输效率也没有绝对提高，当然主要还是看网络流量状况。不过通过硬件语音压缩传输，软件的控制能力较强，同时采用了目前视频会议软件较为流行的动态数据传输算法，压缩率可变，传输稳定性不错。

会声会影 OkBuddy 的主要卖点还是集中在其支持10 人的视频会议功能。用户可以主席身份建立一个会议室，同时召集其他9人与会。这个会议室与我们常见的标准视频会议室类似，具有常用的视频、语音、共享、白板、传送等基本功能，设有主席、旁听等多种权利，可分级为与会者进行功能、讲话限制。用户可选择公开文字发言或与某个与会者“私聊”，管理权主要用来控制是否可进行语音等设置，没有过多的选项。共享功能允许用户共享包括桌面在内的任何一个本地程序界面，比如你打开了IE，那么在“共享”菜单中将会出现IE程序栏，允许你将自己共享的那个IE窗口内容发布给与会者。不过，采用帧截取传输的共享功能不会显得十分流畅，同任何视频会议软件一样，共享功能将会大大消耗网络带宽，甚至不亚于视频传输，所以使用中延迟的感觉有些明显。OkBuddy还可支持30或200人的多人网络视频会议建立，当然视频显示还是至多10 个。

Hi-Call OkBuddy 提供了一种网络呼叫解决方案——Hi-Call。通过在网上利用Hi-Call 建立企业的网上呼叫中心（Web Call Center），客户端即可使用普通PC 通过OkBuddy 系统，直接访问网站中的Hi-Call 服务点。弹出的界面和1to1 时的视频对话界面相同，功能也基本一致。

很明显，Hi-Call 模式就是网上呼叫中心，如果企业购买多点Hi-Call 服务，客户即可直接通过服务器中转到某个Hi-Call 服务员，直接进行网络的视频语音对话，一改传统呼叫中心单纯依靠语音的局面。用户可以没有视频设备，仅需安装Hi-Call模块软件（OkBuddy内嵌软件），通过浏览器使用该功能。商家可以视频演示产品、提供操作演示，是电话服务的有力补充，对售前售后都提供了帮助。有助于提升企业形象，降低服务营销成本，提高工作效率。Hi-Call 可适用网上购物、企业基于营销、服务、在线调查、售前推销、售后服务等多种应用。

不过，对于人数过多的服务需求，Hi-Call 仅提供1to1 视频明显是有局限性的，如果能多人共享，采用多人会议室方式，可随时加入、退出、讨论，共享视频等，将对演示、服务提供更多的帮助。另外，就目前互联网的连接速度和用户的消费状况来看，Hi-Call想要大规模发展起来，还需时日，但这种服务方式和理念，反映了一种发展方向。

工程师寄语 >>

OkBuddy 这种结合硬件方式的视频会议方式，还是别具一格的。软硬结合让整套软件具有更高的安全性，同时对音频处理更加直接，可通过驱动进行控制。不过其局限性还是很明显的：与会人员必须都具备OkBuddy 硬件设备，这并不利于一些临时组会、发布会、邀请会等类的会议使用，只适用于集体购买后使用，影响了其视频会议的灵活、易用性。

除了基础的文字、语音视频聊天，OkBuddy 还附带了PC-Phone 功能，可直接使用联通I P 卡进行PC 网络电话。OkBuddy 外置声卡接管系统声音的方式有些生硬，而且异地使用还要携带，不如一些Web型产品来得灵活方便。另外对产品升级来说，也会带来一些不便。同时，如果您的机器USB接口不足，在设备插接使用上，可能会遇到麻烦。

1to1 视频聊天20元包月；会议5 元/天（80元封顶）；Hi-Call 包月180 元。整体价格相当便宜，比起一些大型网络会议软件来说，还是十分有竞争力的，但是对单人1to1视频聊天收费，似乎并不明智。

OkBuddy

视频会议软件

结合硬件设计，具有不错的会议

功能，灵活性不高。

6.关于屠宰场实时视频监控系统 篇六

运动目标检测的关键是背景图像的描述模型即背景模型,它是背景减法分割前景目标的基础。背景模型有单模态和多模态两种[1],前者在每个背景点上的颜色分布比较集中,可以用单个概率分布模型来描述;后者的分布则比较分散,需要多个分布模型来共同描述。此处研究的运动检测算法采用背景消减和时域差分相结合,主要包括背景提取、背景更新、运动检测等模块,运算速度快便于编译或直接在硬件上快速实现。

1 传统运动检测算法的性能评析

运动目标的检测和分割是视频流研究中的一个极其重要却又困难的问题,它不但可以从视频流中分割出目标和背景,同时它又是识别、分类和分析的基础。传统的运动检测主要包括[2]背景减除法、时域差分法、背景统计模型分类法和光流场法。

背景减除法比时域分析法能更好地给出运动目标完整的区域表示,由于在光线渐变场合下实际背景会随着时间发生渐变,所以传统的采用固定背景相减的方法容易由于渐变产生噪声随时间的累积。其实背景减除法和时域差分法在性能上恰好互补,后者一般不能提取出运动目标的内部纹理,但由于采用一段小的时间间隔前后的两帧图像进行差分,时域差分法有受光线变化影响小,不会由于背景渐变产生噪声随时间的累积而增加。

2 该算法介绍及其实现

我们主要针对背景和摄像机都静止这一特定应用场合,选用了背景消减和时域差分法综合的运动检测算法。这种算法的关键在于背景重建,在此我们应用帧间平均的背景重建方法,为了克服背景消减算法噪声较大的先天不足,我们采用了形态学滤波方法[3]去除噪声。算法可以分为三个部分:背景提取、背景更新、运动检测,整个算法的实现过程如图1所示。

帧间平均算法使用当前帧之前各帧的象素平均值作为当前背景的估计值,如式(1)所示:

式中:Bavgn(x,y)为第n帧估计背景中(x,y)点的像素值,In(x,y)为第n帧原始图象中(x,y)点的像素值。其中,背景是随着n增加逐渐恢复的,所以背景恢复过程并不影响图象处理结果的实时传输。显然,n越大,背景恢复越真实,我们可以控制n的大小来调整处理时间和处理效果之间的平衡。实验证明:n等于64时足可以得到比较好的效果。

2.1 背景提取。

首先,把输入图象帧在进入运动检测模块之前还需要进行RGB/YUV色彩空间变换。根据如下RGB/YUV色彩空间变换公式:

对于视频输入序列{1,2,…,t},第t帧视频图像中像素X=(x,y)的输入信号为I(X,t)=(Iy(X,t),Iu(X,t),Iv(X,t)),如果没有运动目标,则视频图像相对静止,每一像素点随时间变化都服从一定的统计特性。对每个像素点分别建立一个统计模型,称该点的分布模型。用该点的均值(Ui(X,t))和均方差(Di(X,t))来描述这个模型,树叶晃动、水面波动等背景物体对应像素点的变化,并不存在单一的模式。对此,采用多个分布模型进行描述,即P1(X,t),…,Pi(X,t),…,Pn(X,t)。其中:Pi(X,t)=(Ui(X,t),Di(X,t)),下标i表示第i个模型,n表示最大模型个数。用该方法对像素点进行描述时,对不同模型各像素点的概率不同,对于运动目标,其对应的像素点属于一个新的分布模型,但其概率是很小的,而且也很短暂。因此,对各像素点的分布模型出现的概率进行排序,取前n个作为背景分布模型,即完成背景提取。

2.2 背景更新[4]。

随着时间的推移,背景模型会发生变化,如光照的变化、背景物体的移出和移入等。因此,为了使背景模型适应这种变化,需要对背景模型进行更新,方法是将输入信号与n个分布模型进行比较,对匹配的模型进行更新。如果输入信号与多个分布模型匹配,则采用最小相似距离的方法进行更新,即对满足分布模型进行更新、不满足分布模型不进行更新。分布模型为:

其中:hij(X,t)为模型i的概率;Uij(X,t)为模型i的均值;Di(X,t)为模型i的方差。同时,由于监控系统的要求,必须对各分布模型的分布概率进行更新,使长时间没有出现的分布模型被新出现的分布模型所代替,以此来反映物体背景的变化。

2.3 运动检测。

对于每个像素点i,使其与前述的n个分布模型相比较,如果与其中的任意一个相匹配,则为背景;否则,为前景目标的像素点[5]。从而以此来判断当前图象帧中是否有运动目标,根据在PC机上运行,本系统可以很好的完成实时运动目标检测的任务,满足对现场进行无人监控的要求。

3 结论

通过上述分析,将背景减除法和时域差分法综合起来,采用时域差分法确定变化区域,将非变化区域取代原来的背景图像,以更新后的背景图像对下一副图像做背景相减法的实时跟踪,可以取得很好的效果。这种方法在计算上的代价很小,对于各种变化有较强的适应性,既有固定背景差分方法检测运动物体准确的优点,又具有时间间隔图像差分方法检测变化鲁棒,因而确保了基于其非变化区域刷新的背景图像更新的及时性。同时由于本算法快速的优点,使得算法本身可以使用硬件在嵌入式系统或SOPC片上系统中实现,大大加强了算法的实用性。

摘要：介绍了一种快速运动目标检测算法。该算法针对当前运动检测算法的不足,以背景消减和时域差分为基础,快速完成视频帧的背景提取、背景更新、运动目标检测,很好的满足了系统对时间的限制。结果表明,该方法是比较实用的,能满足实时视频监控系统的要求。

关键词：视频监控,时域差分,运动检测

参考文献

[1]Wren C,Azarbayejani A,Darrell T,et al.Pfinder:Real-time tracking of the human body[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,1997,19(7):780-785.

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[4]Ismail HARITAOGLU,David HARWOOD,Larry S.DAVIS.W4:real-time surveillance of people and their activities[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2000,22(8):809-830.

7.关于屠宰场实时视频监控系统 篇七

视频信息采集为视频图像处理、传输、显示等提供提供原始的数字图像数据,视频采集系统的性能是影响视频图像系统性能的关键因素之一[1]。随着人们对视频图像质量的要求越来越高,对视频采集系统的性能要求也将越来越高[2]。目前视频采集系统常用的处理器包括通用处理器、DSP和FPGA。尽管通用处理器能够处理许多任务,但是它们通常缺少执行复杂数据处理任务所需要的带宽,常因速度不够快而不能满足设计目标[3];DSP虽然内部利用专用硬件实现数字信号处理中的常用算法,运算速度很快,但其采用单指令执行系统,并且仅对某些固定的运算可以优化,因此灵活性不够;FPGA作为当今主流的大规模可编程集成电路,采用硬连线逻辑实现数据处理和运算,具有集成度高、速度快、性能稳定、开发周期短、便于改进升级等一系列优点,还能实现视频采集、图像显示的外围逻辑控制,在视频采集和图像处理方面具有独特优势。使用FPGA实现该类任务已成为很好的选择[4]。

本文采用FPGA作为视频图像实时采集和显示系统的核心控制器。首先对视频图像采集显示系统的构成、工作原理及技术现状做了简单介绍,然后叙述了各功能模块和接口电路的设计方法和过程,重点介绍了FPGA应用系统设计中一些难点问题的解决办法。

1 系统的总体结构及器件选择

系统硬件框图如图1所示。其中,CMOS sensor为图像传感器,型号为MT9M111,用于实时接收视频信号;LCD的型号为TD036THEA3,用于实时显示视频图像;SDRAM采用ISSI公司的IS42S16400B,用于缓存视频数据;FPGA采用Cyclone II EP2C35F672C8,作为整个系统的控制核心。

MT9M111是美光公司推出的集成CMOS传感器和图形处理器的SOC产品;130万像素分辨率(1280H×1024V),可以支持SXGA格式输出;嵌入的可编程图像处理器提供的功能包括色彩恢复和修补、自动曝光、白平衡、镜头阴影修正、增加清晰度、可编程灰度修正、黑暗电平失调修正、闪烁避免、连续调整滤光尺寸、平滑的数字变焦、快速自动曝光模式和不工作时缺陷修正等,可以通过两线串行接口对其进行配置。

EP2C35F672C8为Altera公司Cyclone II系列FPGA芯片,在性能、功耗和性价比方面超越了第一代Cyclone系列。可以内嵌各种IP核,实现强大的控制处理功能;内嵌M4K存储器块,用于实现单端口RAM、双端口RAM、ROM以及同步FIFO和异步FIFO;除了支持LVTTL、LVCMOS、SSTL等标准的单端I/O外,还支持LVDS、RSDS、mini-LVDS、LVPECL等标准的差分信号;支持四个可编程锁相环(PLL)和最多16个全局时钟线,还有对时钟管理和频率合成的能力。价格也比较适中,所以很适合作为大批量产品的解决方案。是视频处理低成本解决方案的理想选择。

IS42S16400B是ISSI公司的SDRAM产品。包含67,108,864bits,可配置为具有同步接口的四块DRAM。该SDRAM包括自动刷新模式、省电模式和掉电模式。所有信号在时钟信号上升沿保存。所有输入和输出与LVTTL兼容。内部块之间交错隐藏预充电时间,支持同步猝发数据传输方式。

TD036THEA3为3.6寸有源矩阵彩色TFT液晶显示模块,采用低温多晶矽硅TFT技术,分辨率为320×240,数据格式为RGB565,具体显示为QVGA模式,输出像素时钟为19.28MHz。

2 系统的FPGA设计

系统的FPGA设计模块图如图2所示。I2C controler模块用于通过I2C总线协议控制MT9M111的寄存器配置,使摄像头按照配置的模式工作,输出行场同步信号、像素时钟、图像数据。Image Capture模块检测行场同步信号、生成写使能信号,在像素时钟的上升沿将视频数据采集到寄存器中。RAW2RGB模块将采集的数据转换成RGB信号,SDRAM controler模块用于控制数据的缓冲,将数据写入SDRAM。LCM Controller模块产生LCD控制信号,将SDRAM中的数据送到LCD上,这样就完成了视频图像的实时采集与显示。

设计中采用Verilog HDL进行编程,可以在抽象层对电路进行描述,而不必考虑特定的制造工艺,通过使用Altera公司Quartus II软件的逻辑综合工具能够将设计自动转换为任意一种制造工艺版图。

2.1 I2C controler模块设计

I2C controller模块是通过编写Verilog代码自定义逻辑实现的。模块图如图3所示。

在该模块中,由于需要把I2C总线接口的SCL和SDA信号在系统时钟下同步,因此采用系统时钟i CLK对SCL和SDA信号进行三次缓冲,得到其上升沿和下降沿脉冲信号,便于状态机处理;状态机对I2C的读/写寄存器操作进行说明,状态包括器件地址部分、寄存器地址部分和数据部分。

2.2 图像数据采集模块设计

在程序设计过程中,首先需要检测视频图像中帧标志的有效起始和结束,在判断到帧标志有效后,需要继续检测视频图像中行的有效起始和结束标志,在判断到行标志有效后,在像素时钟上升沿把图像的有效像素值存入存储器;同时,在帧标志的上升沿后,列计数器x_cnt清0,在行标志有效期间,对列计数器进行计数,记满1280为一行数据,行计数器加1;最后,输出数据的有效使能信号,供下一级图像格式转换模块使用。

部分源代码如下:

2.3 图像格式转换模块设计

由于在MT9M111图像传感器的配置中,采用原始的Bayer输出格式,使得其每次只产生一种颜色分量的响应值,而FPGA后续设计需要4:4:4的RGB颜色,因此需要对颜色分量进行处理。

本模块设计需要大量的移位寄存器,如果全部采用FPGA内部的触发器串联构成的话,需要2560个10bit的触发器,会导致LE中的触发器资源紧张,可能会出现最终逻辑资源不够用的情况。在Altera FPGA中,内嵌的M512和M4K专用IP存储模块,可以被用来支持移位寄存器模式,不仅可以节省触发器资源,同时也减少了布线资源。通过调用Altera的IP核生成器产生移位寄存器,数据宽度为10bits,抽头数(Taps)为2,如图4所示。

2.4 图像数据缓存控制模块设计

由于MT9M111工作时钟为25MHZ,因此图像数据的接收、格式转换是在25MHZ时钟频率下进行的。而FPGA板上输入时钟频率为50MHZ,因此会产生异步时钟域问题。设计中采用异步FIFO进行数据缓冲。同理,由于液晶屏输出像素时钟频率为19.28MHZ,SDRAM控制器使用的时钟为输入时钟经过FPGA内部的PLL两倍频后的100MHZ,因此在SDRAM控制器与液晶屏显示控制模块之间也通过异步FIFO进行数据缓冲。

为了满足视频图像实时采集和显示的需要,视频数据的接收和显示需同时进行。而SDRAM作为单端口器件,不能同时进行数据的写入和读出。要实现同时读写,必须采用乒乓操作来完成,原理如图5所示。具体方法是通过设计SDRAM控制器接口和FIFO缓冲接口,轮流对一片SDRAM中的两块BANK进行操作,当传感器发送数据至SDRAM时,写入BANK0,此时显示控制可以从BANK1取数据,并且传感器发送一帧数据的时间与显示器取出一帧数据的时间相同;当传感器继续发送数据时,写入BANK1,同时显示控制可以从BANK0取数据,如此不断循环。这样就可以有效地利用和节省存储器资源,并实现视频图像的实时采集和显示。

2.5 显示控制模块设计

显示控制模块LCM Controller用于按照TD036THEA3液晶屏的时序要求,产生输出帧和行控制信号,通过读取FIFO中的数据,输出RGB数据,完成液晶屏的显示控制。其时钟频率为19.28MHZ,是通过对系统时钟分频得到的。

部分实现代码如下:

3 系统的测试

通过编写测试代码,采用Modelsim仿真工具对整个FPGA中的各个模块进行仿真测试。图6为Image capture模块的仿真测试时序图,其他模块的仿真测试方法类似,不再赘述。

Image capture模块是系统中的关键部分,它根据MT9M111图像传感器输入的行有效信号、帧有效信号,采集像素数据,提供给后续模块进行格式转换、显示输出等。

如图中所示,输入时钟频率为25MHZ,在系统复位为高的情况下,当帧有效标志和行有效标志均为高时,对输入数据进行采样,同时x_cont计数器不断加一;当一行结束的时候,y_cont计数器加1,完成有效图像数据的采样。

通过对整个系统的实际测试,在50MHZ频率下,达到的指标如下:实时性:25帧/秒;最大功耗:3.5W。连续采集和显示视频图像的质量和稳定性也很高。

4 结论

本文介绍了一种采用FPGA作为核心控制器同时实现外围部件接口控制逻辑的视频图像实时采集和显示系统实例。叙述了各功能模块和接口电路的设计方法、测试方法。给出了异步时钟处理、调用IP核生成移位寄存器、SDRAM存储器乒乓式操作等FPGA应用设计中的一些难点问题的处理方法。通过仿真测试和实际验证,该系统在快速性、稳定性及体积、功耗、成本等方面均具有较优越的性能。表明,利用FPGA进行视频图像信息采集和显示系统设计,是降低产品体积、功耗,提高快速性、稳定性的有效途径。

参考文献

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[7]高韬,赵建涛.视频压缩理论及其技术发展.电子技术应用[J],2007(11):3-6.

8.关于屠宰场实时视频监控系统 篇八

经过多年实践, 笔者总结出了一种适合这种情况的应用系统结构。该结构不仅仅能够满足视频监控前端的应用需求, 也适用于其他实时网络音视频应用, 比如音视频直播前端设备。

1 面临的问题

随着嵌入式设备应用功能增多, 系统越来越庞大, 代码越来越多, 带来了一些问题:

大型系统需要多人开发才能完成, 多人协作之间的耦合性太强, 沟通难度大, 联调时间周期长。

局部功能代码出现问题, 会导致整个系统崩溃的风险出现。代码越多, 系统越容易崩溃, 系统越不稳定。

局部功能代码出现资源泄漏和越界访问时, 不能定位哪里出了问题, 多人协作时责任不明确。

多产品共用代码时, 版本控制难度大, 修改一个产品会影响到另一个产品, 一个产品的开发进度对其它共用代码的产品有影响。

2 系统基本结构

为解决上述问题, 笔者在长期的工作实践中, 不停总结归纳, 最后选择采用多个独立进程隔离的方式来完成应用系统功能。在这个系统中, 各个功能模块都是独立的进程, 但作为一个整体系统, 各进程之间存在数据交互。根据交互的方式, 可以把数据分为两类:

2.1 信令

特点是数据量小, 交互不频繁, 最好少于1秒一条。实时性要求不高的, 可以5到10秒一条, 或者由用户操作触发。

2.2 数据流

特点是数据量大, 而且一旦启动就是一个持续的流, 数据之间的间隔非常小, 比如视频数据1秒可以有25帧。

为完成两种数据的内部交互, 在系统结构中引入了两个核心功能进程:

2.3 信令中心

信令的交互转发由此完成, 所有其他进程都和信令中心建立一个信令通道。如要给其他进程发送消息, 都发给信令中心进行转发。

2.4 数据中心

数据流的交互转发由此完成, 所有需要有数据流交互的进程, 都和数据中心建立数据通道, 由数据中心完成数据的转发和分发。

3 系统交互流程

系统的交互流程分信令交互流程和数据流交互流程两种。

3.1 信令的交互模型及流程

3.1.1 请求和响应信令

A进程发送请求给信令中心, 并指定这个请求是给B进程的。信令中心把这个请求转发给B进程。B进程处理请求之后, 把响应发回给信令中心。信令中心再把响应发回给A进程。

3.1.2 分发型通知信令

A进程把通知发送给信令中心。信令中心把这个通知转发给那些订阅了这个通知的进程。

3.1.3 定向型通知信令

A进程把通知发送给信令中心, 并指定这个通知是给B进程的。信令中心把这个通知转发给B进程。

3.2 数据流的交互模型及流程

3.2.1 分发型数据流

数据源进程产生数据之后, 通过和数据中心建立的数据通道发送给数据中心, 数据中心把这些数据分发给需要这种数据的进程。

3.2.2 点对点型数据流

两个需要交互数据的进程都和数据中心建立数据通道, 需要交互的两个进程通过各自的数据通道收发数据即可。

4 结语

笔者按照上述系统结构和交互流程, 对工作中的几种产品的代码进行了重构。实践证明, 该结构能够有效的完成各个产品的多种功能, 而且能够最大限度的实现功能模块在多个产品中重复使用, 提高了开发效率, 还具有如下优点:

功能模块进程之间耦合性小, 方便多人协作开发, 沟通代价小。

功能模块进程出错崩溃之后, 只影响局部功能, 不会影响整个系统。

某个功能进程出现越界访问和资源泄漏, 影响被限制在功能进程内部, 不会影响其他功能模块。

多产品共用的功能进程, 开发稳定之后, 如不改动, 就能确保其正确性和稳定性, 减少了测试代价及出错风险。

参考文献

[1]许晓伟, 王知衍, 曹晓叶.一种面向嵌入式开发的软件体系结构[J].计算机科学, 2007 (8) .