IEEE1394視頻視覺系統中DSP軟硬件設計

 摘  要：介紹了用數字信號處理器實現視頻流控制處理功能的軟硬件設計方案。重點論述了如何設計DSP的軟件及外圍硬件，完成IEEE1394設備自標識及數據傳輸的詳細過程。同時還提出了一種用于運動目標檢測的變加權背景恢復算法及其DSP實現方案。這種用DSP實現數字視覺算法的成功嘗試，對于實現其他視覺功能具有一定的借鑒意義。
 
關鍵詞：DSP IEEE1394a 視頻采集 運動目標檢測

    本文介紹了一種以DSP為核心、基于IEEE1394總線的圖像實時采集處理系統的軟硬件設計。此外還提出了一種易于用DSP實現且存儲器資源占用率小的運動目標檢測算法。據了解，目前國內外大多數的計算機視覺研究都是用計算機軟件處理實現的，因此在實時性和成本方面受計算機平臺的制約。本文討論了一種計算機視覺系統的硬件平臺設計方案，并在此平臺上實現了運行目標檢測。可以說，這是一次用DSP實現計算機視覺算法的成功嘗試，對于其它算法的硬件實現有一定的借鑒意義。

                圖1 硬件系統框圖

    采用IEEE1394總線作為傳輸接口是實現實時圖像采集的根本保證。IEEE1394是由國際電氣和電子工程師協會（IEEE）制定的一種高速串行總線協議。1394總線具有以下優點：

    *支持熱插拔和即插即用：

    *提供統一的通用接口，并且具有總線供電能力（每一端口的最大輸出電流為1.5A，輸出電壓8～33Vdc）；

    *傳輸速率高100～400Mbps；

    *不依賴計算機，支持1394設備間的點對點傳輸。

    其中第四點是目前常用的USB2.0總線無法實現的，也正是這一優點使得1394不僅是一種計算機外設連接總線，更是多種消費類電子產品的連接方案。

                    圖2 幀緩存訪問次序

    另外，為了實現數字視頻圖像的實時采集和處理，充分發揮1394總線的高速傳輸速率，筆者選用了TI公司的TMS320VC33數字信號處理器作為主控制器。這是一款高性能浮點DSP，它具有17ns的指令周期和60MIPS的處理能力。

    下面將分別介紹這套DSP系統的工作原理，軟、硬件設計以及運動目標檢測算法的改進和實現。

系統組成及工作原理

    本系統是為驗證并實現各種計算機視覺算法而搭建的一個硬件平臺，用五片512K