基于SOPC的列車環境異物入侵監測系統研究

2 視頻圖像采集處理模塊設計
采集模塊是整個系統非常重要的組成部分，采集質量的好壞將直接影響整個系統的識別效果。本系統視頻A／D轉換器選用ADV7181B，它能夠自動檢測和轉化標準的NTSC、PAL和SECAM制的模擬電視基帶復合信號，輸出4：2：2的符合ITU-R656(國際電信聯盟的視頻標準)標準的16位／8位復合視頻數據，支持6路模擬視頻信號的輸入。ADV7l81B通過I2C總線實現配置，同時能輸出行、場同步信號。ADV718lB輸出的數字視頻數據通過8位總線TDDATA傳輸給FPGA。FPGA經視頻解碼模塊在視頻數據中識別出有效數據，再根據系統對圖像精度的要求進行處理，生成三種數據圖像，分別有RGB彩色圖像、灰度圖像和二值化圖像，最后將圖像傳送到緩存FIFO中，輸出到NiosⅡCPU。最后由處理器控制將視頻數據寫到SDRAM中。圖2是視頻采集處理模塊框圖，其中，彩色圖、灰度圖、二值化圖的數據量之比是384：128：1，可根據實際視頻圖像的需要，選擇不同數據量的圖像。

系統內各模塊功能簡要描述如下：
1)ITU-R656解碼模塊接收從視頻A／D轉換器ADV7181B送來的數字視頻流，然后對數字視頻流進行解碼，產生YUV3路視頻信號，識別出行、場同步信號。
2)3個視頻緩存模塊系統各設計一個FIFO，根據視頻數據的大小，緩沖深度各不相同，用于視頻數據的緩存。其中FIFO是使用Altera提供的可參數化宏功能模塊和LPM函數進行設計，具體是通過Mega Wizard Plug-In Manager的GUI向導實現。
3)I2C配置模塊通過I2C總線對ADV7181B進行初始化配置，選擇產生的數字視頻格式等。
4)色彩空間轉換模塊完成色彩空間由YUV到RGB的轉換，使視頻數據適合在VGA顯示。色彩空間由YUV到RGB的轉換按以下轉化公式編寫相應的硬件描述語言。
R=1．0Y+O+1．402(Cr-128)
G=1．0Y-0．344 13(Cb-128)-0．714 14(V-128)
B=1．OY+1．772(Cb-128)