人臉檢測系統的SoPC設計

摘  要：本文采用Nios Ⅱ軟核處理器在FPGA上設計了一種人臉檢測系統，對該系統的功能、結構和實現作了較詳細的闡述。設計結果表明，該系統體積小，數據處理速度快，保證了很好的實時性。

關鍵詞：人臉檢測；FPGA； 軟核處理器；片上系統

引言

人臉檢測跟蹤是計算機視覺中十分重要的研究領域，正受到越來越多的關注。傳統基于PC平臺的人臉檢測跟蹤系統體積大，不能滿足便攜的要求，更不適合露天使用；而采用通用的DSP芯片組成的系統，外圍電路較復雜，設計與調試都需要較長的時間，且系統的可擴展性和移植性不好。利用32位Nios Ⅱ軟核處理器在FPGA上完成設計，減小了系統的體積，而且在PC上開發的程序可移植到Nios Ⅱ處理器上，實現了片上系統。采用Nios Ⅱ處理器的自定義指令，用硬件實現部分算法，大大提高了數據的處理速度，保證了較好的實時性。在外圍電路不變的情況下，通過更新FPGA內部的電路設計，能使系統功能升級和增強。
　　
系統組成及工作原理

人臉檢測跟蹤系統根據具體應用場合可以定制為不同的功能，而且不同的功能只需要在Nios中寫入相應的C語言程序即可，不需要再做硬件板，非常方便。下面介紹一種比較通用的人臉檢測跟蹤系統。系統的結構如圖1所示。

本文設計的人臉檢測跟蹤系統主要包括三個模塊：圖像采集模塊，人臉檢測跟蹤模塊以及數據通信模塊。

圖像采集模塊

該模塊主要包括攝像頭和外擴SRAM。本系統采用的圖像傳感器是OV7620，OV7620是美國OmniVision 公司開發的1/ 3英寸,30 萬像素CMOS 彩色圖像傳感器,該芯片將CMOS 光感應核與外圍輔助電路集成在一起,具有可編程控制與視頻模/ 數混合輸出等功能。該芯片的主要特性有：最大分辨率為664