虛擬線圈感應(yīng)設(shè)計(jì)? - 基于FPGA的智能營區(qū)防沖擊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1．4 虛擬線圈感應(yīng)設(shè)計(jì)

　　為提取車輛信息，防止移動(dòng)目標(biāo)混淆系統(tǒng)工作，產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，采用一種虛擬線圈識(shí)別車型的方法。該方法將檢測線與虛擬線圈相結(jié)合，對提取的移動(dòng)信息進(jìn)行預(yù)處理，以觸發(fā)線檢測到達(dá)預(yù)先設(shè)置位置的移動(dòng)目標(biāo)，然后觸發(fā)虛擬線圈來提取移動(dòng)目標(biāo)特征，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識(shí)別出是否為車，是車判斷“1”，系統(tǒng)進(jìn)入下一步工作，不是車判斷“0”，系統(tǒng)復(fù)位，降低了系統(tǒng)出錯(cuò)率，達(dá)到系統(tǒng)正常工作的目的。

　　觸發(fā)線是在圖像序列的適當(dāng)位置設(shè)置一個(gè)平行條狀的線型，當(dāng)有車輛進(jìn)入觸發(fā)線時(shí)，通過當(dāng)時(shí)觸發(fā)線位置的像素與相應(yīng)背景圖像觸發(fā)線位置的像素比較，如果觸發(fā)線位置像素灰度值變化大于一定的閾值，就認(rèn)為檢測到車輛到達(dá)檢測線的位置。如圖3所示。

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圖3 虛線線圈

　　在圖3中，紅色方塊代表著虛擬線圈。虛擬線圈就是在圖像上設(shè)置一系列由N×N像素大小組成的方塊。由于車輛到達(dá)觸發(fā)線，觸發(fā)線檢測到2條黑色平行線間的像素變化，所以發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)接收到檢測線的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，可通過當(dāng)前幀與背景圖像的虛擬線圈位置的比較來判斷每個(gè)小線圈是否有車輛占據(jù)。如果大于一定閾值可判斷有車占據(jù)，并通過長、寬和面積可判斷出具體車型。

　　1．5 車牌自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)

　　汽車牌照自動(dòng)識(shí)別是該系統(tǒng)主要功能模塊之一。其功能是利用車牌是車輛身份的惟一標(biāo)識(shí)的思想概念來智能識(shí)別和統(tǒng)計(jì)車輛。它主要采用先進(jìn)的圖像處理、模式識(shí)別和人工智能技術(shù)，通過對車輛圖像的采集和處理，獲得車輛的數(shù)字化信息，以決定該車是否為本單位車輛。

　　車牌自動(dòng)識(shí)別模塊由車牌圖像的捕獲，車牌識(shí)別，識(shí)別結(jié)果處理等部分組成。車牌圖像捕獲 主要是利用圖像采集裝置將攝像機(jī)所采集的圖像信息有效的傳輸至車牌識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)部，以便進(jìn)行進(jìn)一步的識(shí)別與處理。

　　車牌識(shí)別? 是指當(dāng)采集到的車牌圖像傳輸?shù)教幚砥鱔C5VSX50T芯片的DSP48e處理模塊后，進(jìn)行車牌的精確定位、濾波去噪處理、字符分割、字符識(shí)別等步驟，通過車牌識(shí)別模塊的核心識(shí)別算法來識(shí)別處車輛牌照的信息。如圖4所示。

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圖4 車牌識(shí)別流程圖

　　識(shí)別結(jié)果處理? 識(shí)別結(jié)果由DSP發(fā)出后經(jīng)過FPGA系統(tǒng)內(nèi)部本單位車輛數(shù)據(jù)庫的對比，進(jìn)行驗(yàn)證。是本單位車輛，放行，系統(tǒng)復(fù)位；不是本單位車輛，進(jìn)入下一步驟。

　　1．6 汽車紅外光測速設(shè)計(jì)

　　因雷達(dá)測速成本太高、線圈測速易老化和損壞，所以方案采用紅外光測速模式。測速模塊由4個(gè)紅外發(fā)光傳感器以及報(bào)警LED燈等系統(tǒng)構(gòu)成，分別為A，B，C，D四組，AB為第一組測速，后接報(bào)警器及LED限速燈，CD為第二組測速，以AB組為例，如圖5所示。

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圖5 車速測量框圖

　　圖5中A，B兩點(diǎn)是路旁一側(cè)上的兩點(diǎn)，分別安裝著可發(fā)射38 kHz的紅外發(fā)光管，相應(yīng)對面的兩點(diǎn)A’、B’處安放的光電接收器接收，共同組成一個(gè)光控測速區(qū)。當(dāng)有車輛通過光控測速區(qū)時(shí)，A點(diǎn)發(fā)出的光線首先被阻斷，第一個(gè)光電探測器A-A’將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入信號(hào)調(diào)制電路，經(jīng)過放大、整形，送至FPGA處理器。FPGA接到此觸發(fā)信號(hào)，打開內(nèi)部計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，時(shí)間t的值相應(yīng)不斷增加。當(dāng)汽車達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，第二個(gè)光電探測器B-B’將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)制電路送至FPGA處理器使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，t的值就確定了。由A，B兩點(diǎn)間的距離S除以t便得到速度v。如果計(jì)算得到的v值在設(shè)定的安全速度范圍之內(nèi)，LED限速燈、報(bào)警電路就不工作，如果車輛由B駛向A，即反向駛出，系統(tǒng)也不工作；如果v值超出設(shè)定范圍之外，則計(jì)算速度偏移量△v=Vmax-v，如果△v<“O”，則LED限速燈閃亮、報(bào)警電路啟動(dòng)工作。

　　2 軟件流程

　　Xilinx提供了AccelDSP綜合工具，該工具基于Matlab高級語言開發(fā)Xilinx的DSP模塊，可自動(dòng)完成浮點(diǎn)到定點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，生成可綜合的VH-DL或Verilog代碼，并為驗(yàn)證過程創(chuàng)建測試基準(zhǔn)向量。軟件部分主要功能是完成數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)的控制以及圖像處理運(yùn)算。系統(tǒng)軟件的執(zhí)行流程如圖6所示。

　　3 結(jié) 論

　　本文提出了基于FPGA的智能營門防沖擊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并闡述了主要模塊的設(shè)計(jì)方法。經(jīng)理論認(rèn)證，該系統(tǒng)對防范恐怖分子沖擊營區(qū)有一定的作用，能夠克服突發(fā)情況下營門值守人員的慢反應(yīng)，大大提高政府、企業(yè)營區(qū)的安全性。

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