基于RTDX技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像目標(biāo)識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

作者：胡敏露;徐剛鋒;李飚

1 引言

在數(shù)字信號處理系統(tǒng)開發(fā)過程中，通常要對算法的正確性進(jìn)行驗(yàn)證，也就是程序調(diào)試。而傳統(tǒng)的主機(jī)調(diào)試器必須通過在目標(biāo)應(yīng)用程序中插入斷點(diǎn)，在中斷目標(biāo)應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)觀測目標(biāo)機(jī)上各寄存器或內(nèi)存變量的值。但是，由于處理系統(tǒng)是實(shí)時(shí)的，因此，這種經(jīng)典的方法不能實(shí)時(shí)地跟蹤數(shù)據(jù)的變化，有時(shí)顯示的數(shù)據(jù)根本就是錯(cuò)誤的。這種方法的不足在筆者的圖像處理系統(tǒng)中表現(xiàn)得更為突出。且不說它不能實(shí)時(shí)反映數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，即使可以實(shí)時(shí)反映，在用memoryView方法來觀測圖像處理的結(jié)果時(shí)也只是各內(nèi)存單元的值，因而非常不直觀，為故障診斷和系統(tǒng)性能測評等帶來許多不便，所以，必須尋找一種方法來實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)據(jù)變化，而且數(shù)據(jù)還應(yīng)以非常直觀的形式顯示在主機(jī)屏幕上。

TI的Real-Time Data Ex-change（RTDX）技術(shù)就是利用DSPs的內(nèi)部仿真邏輯和JTAG接口來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，它不占用DSPs的系統(tǒng)總線和串口等I／0資源，數(shù)據(jù)傳送完全可以在應(yīng)用程序的后臺運(yùn)行，對應(yīng)用程序影響很小，它完全可以在不中斷目標(biāo)應(yīng)用程序的前提下，向主機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送目標(biāo)機(jī)上各寄存器或內(nèi)存變量的值。而主機(jī)上的可視化應(yīng)用程序也可以通過嵌入COM的APl函數(shù)來獲得這些數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)母袷桨褦?shù)據(jù)顯示出來（如表格、波形圖或二維圖像等形式）。這樣，就可以實(shí)時(shí)觀測和分析應(yīng)用程序的運(yùn)行情況，使得編程人員查找和修改應(yīng)用程序的錯(cuò)誤更加方便，從而縮短系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)周期。

在設(shè)計(jì)圖像目標(biāo)識別系統(tǒng)時(shí)，把攝像頭信號通過視頻采集卡進(jìn)行采樣和量化，并存放在處理機(jī)系統(tǒng)的外部存儲器中。為了獲得目標(biāo)在圖像中的位置，設(shè)計(jì)時(shí)必須對采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別算法處理。因?yàn)楣P者處理的是連續(xù)圖像幀序列，因而不能在中斷程序運(yùn)行的情況下觀測處理結(jié)果，而且無法通過只看相應(yīng)memo~的值來判斷跟蹤窗是否能跟上運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，所以，采用了RTDX技術(shù)。

2 RTDX的原理

RTDX是一種可以在不影響目標(biāo)應(yīng)用程序運(yùn)行的情況下讓主機(jī)和目標(biāo)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。RTDX支持雙向數(shù)據(jù)流，即目標(biāo)機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)流和主機(jī)到目標(biāo)機(jī)的數(shù)據(jù)流。RTDX數(shù)據(jù)流示意圖如圖1所示。

2．1目標(biāo)機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳送

目標(biāo)機(jī)為了向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，必須設(shè)定一個(gè)輸出通道oehanData。通過用戶接口可將數(shù)據(jù)送到輸出通道以使這些數(shù)據(jù)隨即保存到RTDX目標(biāo)機(jī)的緩存（由RTDX目標(biāo)函數(shù)庫定義）中，然后再將這些數(shù)據(jù)通過JTAG接口發(fā)送到主機(jī)。RTDX主機(jī)函數(shù)庫將接收到的數(shù)據(jù)保存在log文件中或主機(jī)的緩存中（具體由RTDX模式來決定）。

保存在log文件中或主機(jī)緩存中的數(shù)據(jù)可以通過COM Automation Client重新獲取析。下面是幾種典型的COM Automation Client：

Visual Basic applications；

Visual C++ applications；

Lab View；

Microsoft Excel。

2．2主機(jī)到目標(biāo)機(jī)的數(shù)據(jù)傳送

目標(biāo)機(jī)要從主機(jī)中獲得數(shù)據(jù)，首先必須設(shè)定一個(gè)輸入通道ichanCmd，來接受主機(jī)發(fā)出的命令，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。運(yùn)行中，系統(tǒng)可通過用戶接口發(fā)送一個(gè)讀取數(shù)據(jù)的請求，并將這個(gè)請求保存在RTDX目標(biāo)機(jī)的緩存中，然后通過JTAG接口發(fā)送到主機(jī)。同時(shí)應(yīng)由COM automation client通過COM接口把要發(fā)送的數(shù)據(jù)先寫入到RTDX主；帆函數(shù)庫中的緩存，以等待目標(biāo)機(jī)讀取數(shù)據(jù)的請求。當(dāng)RTDX主機(jī)函數(shù)庫收到從目標(biāo)機(jī)發(fā)出的讀取數(shù)據(jù)請求時(shí)，保存在RTDX主機(jī)函數(shù)庫中的數(shù)據(jù)便可通過JTAG接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)機(jī)，從而使該數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)寫入目標(biāo)機(jī)指定的存儲區(qū)域。操作完成后，主機(jī)會通知RTDX目標(biāo)機(jī)函數(shù)庫。

2．3 RTDX目標(biāo)機(jī)函數(shù)庫的用戶接口和COM接口

利用RTDX目標(biāo)機(jī)函數(shù)庫的用戶接口可實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)機(jī)DSP應(yīng)用程序和主機(jī)之間進(jìn)行安全可靠的數(shù)據(jù)交換。同時(shí)可利用它完成應(yīng)用程序向RTDX主機(jī)庫發(fā)送數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序向RTDX主機(jī)庫發(fā)送數(shù)據(jù)請求以及在目標(biāo)機(jī)上提供數(shù)據(jù)緩存等功能。另外，數(shù)據(jù)發(fā)送前應(yīng)先將數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)機(jī)緩存中，以減少對應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)性的影響。 RTDX主機(jī)庫中的COM接口可用來確定COM automation client與RTDX主機(jī)函數(shù)庫的通信方式。而通過COM automation client可訪問保存在RTDX lox文件或BTDX主機(jī)函數(shù)庫緩存中的數(shù)據(jù)。同時(shí)COM automation client也可通過RTDX主機(jī)函數(shù)庫向應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)。

2．4 RTDX模式

RTDX主機(jī)函數(shù)庫提供了兩種接受目標(biāo)機(jī)數(shù)據(jù)的模式：第一種是非連續(xù)模式，在這種模式中，數(shù)據(jù)通常存到主機(jī)的log文件中。該模式一般應(yīng)用于非實(shí)時(shí)處理情況下，可在事后分析保存在log文件中的數(shù)據(jù)。第二種是連續(xù)模式，在這種模式中，數(shù)據(jù)不寫入log文件，而是由RTDX主機(jī)函數(shù)庫緩存，它一般應(yīng)用在實(shí)時(shí)情況下。

3 基-ZRTDX的視頻數(shù)據(jù)傳輸

在程序調(diào)試時(shí)，筆者利用RTDX技術(shù)在主機(jī)上顯示采集圖像處理后的結(jié)果以驗(yàn)證算法的性能，并通過設(shè)定主機(jī)與目標(biāo)機(jī)的握手信號來在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的視頻顯示。

考慮到數(shù)據(jù)傳輸都由JTAG接口完成而且圖像數(shù)據(jù)量很大，調(diào)試中往往采用將512X512圖像每4個(gè)相鄰像素取一個(gè)點(diǎn)的方法來將分辨率降為128X128，因?yàn)闇p少數(shù)據(jù)量可提高顯示幀頻。當(dāng)數(shù)據(jù)通過RTDX通道傳到主機(jī)時(shí)，128X128的圖像數(shù)據(jù)可通過每個(gè)像素?cái)U(kuò)展成4個(gè)相鄰的像素來恢復(fù)圖像。最后通過VC的位圖顯示函數(shù)來顯示圖像結(jié)果。圖2所示是其視頻數(shù)據(jù)流示意圖。

為了使主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間能正確地傳送和接受數(shù)據(jù)，主機(jī)應(yīng)用程序和目標(biāo)機(jī)應(yīng)用程序都要嵌入支持RTDX的APl函數(shù)。下面詳細(xì)介紹兩者之間的操作流程。

3．1在DSP應(yīng)用程序中使用RTDX

在DSP應(yīng)用程序中通過APl函數(shù)調(diào)用RTDX目標(biāo)機(jī)函數(shù)庫時(shí)，必須將相應(yīng)的API函數(shù)嵌入應(yīng)用程序中。其步驟如下：

（1）設(shè)定相應(yīng)的RTDX通道為全局對象

RTDX通道為單向傳輸。設(shè)定RTDX輸出通道ochanData可使目標(biāo)機(jī)向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)；而設(shè)定RT-DX輸入通道ichanCmd則可使主機(jī)向目標(biāo)機(jī)傳輸命令數(shù)據(jù)，同時(shí)，可用輸入通道來同步主機(jī)與目標(biāo)機(jī)。

其程序如下：

RTDX_CreatOutputChannel（ochanData）；

RTDX_CreatlnputChannel（ichanCmd）；

Void Task ch（）

RTDX_enableOutput（&ochanData）；

RTDX_enablelnput（&ichanCmd）

／／START為主機(jī)向目標(biāo)機(jī)發(fā)送

的傳輸開始控制命令（用戶自定義）

Retumcode二RTDX_read（&ichanCmd，

received，4）；

）while（received［0］?。篠TART）；

（2）設(shè)定RTDX_Poll（）的調(diào)用方式

RTDX目標(biāo)機(jī)函數(shù)庫是通過調(diào)用函數(shù)RTDXPon（）來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與目標(biāo)機(jī)間的通信的。RTDX_Poll（）的調(diào)用有兩種方式：一種是在應(yīng)用程序中調(diào)用，另一種是利用中斷服務(wù)程序調(diào)用。程序如下

while（RTDX_writing！二NUIL）

#ifRTDX_POIIJNG

RTDX_Poll（）；

#endif ）

若將宏RTDX_POII，ING_IMPLEMENTATION定義為1，則表示在應(yīng)用程序中調(diào)用RTDX_Poll（），而如果將其定義為0，則表示在中斷服務(wù)程序中調(diào)用

RTDX_Poll（）。

（3）目標(biāo)機(jī)向主機(jī)發(fā)送視頻數(shù)據(jù)

若采集數(shù)據(jù)空間的一幀圖像（512X 512），可通過調(diào)用函數(shù)RTDX_write（）發(fā)送到主機(jī)，并可將一幀圖像分成若干塊傳輸，每一塊數(shù)據(jù)為1k。程序如下：

fOr（cond：0；cond《0x10；cond++）

rawdat_temp‘baseadd+cond*0x4000；

rawdat二（unsignedint*）mwdat_temp；

／*圖像在目標(biāo)機(jī)上的地址*／

fOr（count：0；count while（！RTDX-write（&ochan，mwdat+count*datanum，datanum*sizeof（int）））；

3．2在VC編程環(huán)境下使用RTDX

在VC環(huán)境下獲取RTDX主機(jī)函數(shù)庫緩存中的數(shù)據(jù)并顯示的步驟如下：

（1）在VC中實(shí)現(xiàn)與RTDX主機(jī)函數(shù)庫的握手

（Handshanking）程序如下：

：：Colnitialize（NULL）； ／／initializeCOM

：：Variantlnit（&sa）； ／／initializeVARIANTsa

h二ndx．Createlnstance（uuidof（RTDXINTLib：：Rtdx-

Exp））； ／／instantiate出eRTDX／／COMObiect

訂（FAILED（血））{

MessageBox（／／Error：Instantiationfailed?。?/p>

return-1； ）

status二rtdx-》Open（“ochan’‘，”R“）；

／／opepachannel（ochan）fOrreading

訂（status！二Success）{

MessageBox（”-Error

fdled！“）；

return-1； 1

（2）在VC中重新獲得由目標(biāo)機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)

rtck-》ReadSAl4（&sa）；

／／read a 32-ht integermessage

switch（status） {

／／teststatus returnedfrom ReadSAl4

case Success：

for（i：0；i《（signed）sa．parray-》

rgsabound［0］．cElements；i++）

{hr二：：SafeArrayGetElement（sa．parray，

&i，（10ng*）&data）；

datatemp：（unsignedint）data；

fOr（intitochar：0；itochar《4；itochar十+）

ImageT［count+itochar］；（char）（datatemp

》》itochar-k9）&隊(duì)000000ff）；

count+：4；1／／counter為傳輸像素計(jì)數(shù)器

break；

case Failure：

MessageBox（-Error：ReadSAl4

returnedfmlure！＼n”）；

case

return-1；

EnoDataAvailsble：

MessageBox（“NODataiscurrendy

available！”）；

return-1；

case EendOfl_ogFile：

MessageBox（“DataProcessingComplete！”）

1 while（status！二EEndOfLogFile）

（3）在VC中顯示數(shù)據(jù)的程序如下：

if（count二：16384） ／／128*128：

count二0；

br（inti：0；i for（intj：0¨ lpTemlmage¨*m_nWidth+¨：ImageT

［（m_nHei少t-i-1）*m_nWidth+¨

m_rawdat：RawToDib（hlmage）；

Draw（m_rawdat，dc，1eft，top）；

／*調(diào)用函數(shù)Draw（）畫圖*

4 結(jié)束語

RTDX是一種非常優(yōu)秀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為軟件調(diào)試提供了一種全新的方法。該項(xiàng)技術(shù)所設(shè)計(jì)的調(diào)試軟件具有占用系統(tǒng)資源少、速度快和COM Automatic Client選擇靈活等特點(diǎn)，為DSP編程人員發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤和監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供了實(shí)時(shí)的、直觀的表示形式。其實(shí)，RTDX不但可以用在軟件調(diào)試過程中，而且可用于醫(yī)療監(jiān)測、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

責(zé)任編輯：gt