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汉王眼高速公路版技术交流研发中心汉王眼嵌入式软件组内部技术交流会内容第一章、汉王眼功能介绍第二章、汉王眼工作原理第三章、汉王眼组成第四章、汉王眼的视频图像基础第五章、汉王眼网络基础第六章、汉王眼高速2.5版调试第一章、功能介绍汉王眼高速公路版是公司推出的高性能嵌入式交通信息采集产品。主要定位用于高速公路收费系统、停车场收费系统等领域;采用TI公司推出的高性能DSPDM642作为系统的核心处理器。DM642具有丰富的外设接口,CPU主频600MHz。汉王眼四型机主要功能如下:双路视频监控。可同时监控车辆的全景及特写;图像叠加功能。可根据用户的定制,将识别结果、车牌小图、时间、地点等信息叠加到指定的全景图/特征图上;JPEG图像压缩。能根据用户自行选择压缩质量;可选用网络、串口(RS232/RS485)USB进行数据传输。使用闪光灯作为补光光源。支持多种触发信号,开关量信号,电平量信号。支持通过Web网页配置,识别结果及指令均可通过网络传输。自动智能调光。优化了调光流程,有多种调光模式;两路摄像头单独调光;自动温控。适应不同地域的气候。支持硬件和软件模拟触发等触发方式。支持上位机对下位机的指令控制。数据缓冲机制,在通讯故障时,下位机最多可存储20辆车的数据;单闪光灯为两路摄头曝光,两路视频同时曝光;可多台同联。只需外加一个HUB,就可将多台汉王眼四型机连接到同一台上位机上,同时监控性能指标车牌定位率:99%车牌整牌识别率:≥98%车牌字符识别率:99%车辆速度范围:0~220km/H识别时间:0.2秒(多次)电器指标供电电源:50HzAC165V~265V工作环境温度:-40℃~+70℃工作环境湿度:99%功耗:10~15W接口:RS232/RS485;网口;USB波特率:115200bps~460800bps10M/100M平均无故障运行时间30000小时第二章、汉王眼工作原理(1)当车辆检测器检测到有车辆经过时,输出触发信号;(2)平台单片机检测到触发信号后,控制闪光灯曝光同时发出采集图像的信号通知DSP采集图像;(3)DSP通过两个摄像机分别采集正确曝光的车辆特写图像和车辆的全景图像;(4)DSP进行牌照识别;然后把识别结果、地理位置信息以字符方式叠加到全景图,同时车牌图像叠加到全景图(5)处理后的结果和图像通过网络或其他通讯方式传输到上位机。汉王眼在高速公路方面的主要工作流程如下:第三章、汉王眼组成汉王眼组成DSP处理单元:是该系统中的关键部分,完成系统的管理、数据采集、数据处理、网络等工作。相当于电脑主板中的CPU。汉王眼使用的是TI生产的TMS320DM642DSP芯片。汉王眼组成DSP处理单元TMS320DM642型DSP是一款高性能数字媒体处理器,基于TI公司C64X核的DSP。DM642采用三层的存储器体系架构,系统L1、L2和和片外存储器SRAM,还提供64个独立通道的EDMA控制器,负责片内L2存储器与片外存储器及其它外设之间的数据传输。C64x从以前的VelociTI结构扩展到VelociTI.2结构,包含了许多新的指令,增加了额外的数据通道,寄存器的数量也增加了一倍。这些扩展使得CPU可以在一个时钟周期内处理更多的数据,从而获得更高的运算性能提高其并行性。DM642提供的三个视频输入、视频输出或传输流输入的可配置视频端口为数字媒体处理提供了基础,在高运算处理速度的支撑下,能提供强有力的媒体处理能力,外加其具备以太网以及其他接口,使得在视频和图像领域的应用更为方便。DM642汉王眼组成DSP处理单元正常运行的关键:3.3V1.8V1.4VIN12-24VConvertersControllersLDOsSVS12V5VVDD4OUT3OE1GND2X150MHzL1BLM21PG221SN1C40.1uFC51nFVCC_3P3VCPUCLOCKfrequencyselection:Bypass(x1)CLKMODE1CLKMODE0x600011011x12ReservedDSP要正常运行,必须保证其电源和时钟正常。时钟异常有可能导致时间不准确,曝光不同步等。电源异常将导致系统死机无法启动或芯片损坏。C60.1uFSENSE11SENSE22SENSE33GND4RST5RST6MR7VCC8U4TPS3307-33DGNVCC_3P3VVCC_5VR350R36DNIVCC_1P4VnRESETVCC_3P3VRESETTP1050M×12=600MHz汉王眼组成数据存储单元:SDCardHDD存储程序、字库、字典程序运行空间。系统配置参数和用户参数。数据存储单位:存储系统程序和系统参数,提供系统数据处理所需的运算空间。在系统中,数据存储单元分三类:Flash、SDRAM和EEPROM。汉王眼组成实时时钟单元:实时时钟(RTC)是一个由晶体控制精度的,向主系统提供年月、日期和时间的器件.主系统与实时时钟之间的通信可通过IIC串行口实现.系统中使用的实时时钟还具有温度传感器功能,能提供对设备温度的监控。C100.1uFY132.768KHzVCC_5VR461KVCC_3P3VRTC_CLKORTC_nINTR4710KSDA1SCL2ALRM3GND4X25X16OSC7VDD8U5DS1629SC223C224R195523B13VD121N4148R201300R2022.49KBCEQ52N3904R21310KRTC_PWR_EN#C23910uF设备时间准确的关键因素:1、实时时钟的时钟电路运行正常,为实时时钟提供高精度的时钟。2、电路备用电源(纽扣电池)电量充足。汉王眼组成Y712MHzC22722pFC22622pFP2.01P2.12P0.03P1.74P1.65RST/P1.56VSS7XTAL1/P3.18XTAL2/P3.09INT1/P1.410SDA/INT0/P1.311SCL/T0/P1.212MOSI/P2.213MISO/P2.314P2.4/SS15P2.5/SPICLK16P1.1/RXD17P1.0/TXD18P0.7/T119P0.620VDD21P0.5/PCL22P0.4/PDA23P0.324P0.225P0.126P2.627P2.728U37P89LPC932DSP_I2C_SCLDSP_I2C_SDAIN_TRG1A'IN_TRG1B'VSYNC_OddFID_1VIDEO_CAPEN_1FLH+_1FLH+_2FLH_REQ_To_MCUVSYNC_OddFID_2VIDEO_CAPEN_2MCU_P1.4MCU_P1.6MCU_P1.0MCU_P1.1C2280.1uF触发逻辑控制单元:感知车辆的通过,告知DSP抓取车辆图片。触发原理图开关量触发电平触发汉王眼组成1M最小2米?(路宽2米时)最小3米?(路宽3米时)最大距离无限制45°切角可降低拉力行车方向±2米依路宽而定切槽300mm300mmLP1LP21M最小2米?(路宽2米时)最小3米?(路宽3米时)最大距离无限制45°切角可降低拉力行车方向±2米依路宽而定切槽300mm300mmLP3LP4卡式车检器盒式车检器抓拍信号输出到抓拍设备线圈路面截面图地感线圈的构成如下:在地面上先切割出一个环形或方形的沟槽,然后在这个沟槽中埋入两到三匝导线,这就构成了一个埋于地表的电感线圈,这个线圈是振荡电路的一部分,由它和电容组成振荡电路,当有大的金属物如汽车经过时,由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化(有金属物体时振荡频率升高),这个变化就作为汽车经过“地感线圈”的证实信号线圈线采用高温导线,并制作成双绞线,以起到防高温、防潮和抗干扰的作用汉王眼组成VCC_3P3VC240.1uFC250.1uFTRG1AG_IN1AIN_TRG1AU164N35R762KR7810KVCC_3P3VC260.1uFC270.1uFTRG1BG_IN1BIN_TRG1BU174N35R772KR7910K由于车检器和汉王眼采用不同的电源体系,为了防止外接触发对汉王眼的影响,采用了光耦隔离。为了保证外接触发的有效性,输入信号必须满足一定条件,对于电平量触发:电平必须大于或等于5V,驱动电流必须大于10mA。建议采用开关量触发。汉王眼组成汉王眼组成汉王眼组成串口通信单元:DM642本身没有串口,对于摄像头的控制是通过扩展的串口实现的。摄像机调光、焦距视野等参数配置都是通过串口来完成的。焦距视野配置和调光参数配置的通信区别在于,前者是不需要反馈,后者需要反馈确认。汉王眼组成视频图像采集单元:系统采用了TVP5150芯片完成视频解码工作,视频采集功能完成将模拟视频流变成数字视频图像,并存放在相关的存储器中供后继的数据处理。提供的控制信号包括:行、场同步、点时钟及其它控制信号;系统DSP核心通过I2C总线实现对视频处理模块的控制。视野放大\缩小汉王眼组成网络通讯单元:系统用LXT971作为快速以太网物理层自适应收发器。从DM642传输过来的数据通过LXT971转换为以太网物理层能接收的数据后,通过RJ-45头传输到主机。第四章、汉王眼的视频基础UV/whiteepiilluminationSampleCCDCameraLensFilters视频图像获取镜头镜头的作用:是把被摄景物准确成像在摄像器件的靶面上,并构成一幅清晰的光学图像,以便转换为电信号进行后期处理。同时镜头上可以附带不同功能的滤镜组、遮光罩、光圈和其他光学结构。手动变焦镜头定焦镜头针孔镜头自动光圈手动调焦多片金属叶片组成,装在镜头透镜中间利用张合进光孔的大小,控制进光照度等效于人眼的瞳孔,控制光通量的阀门。光圈光圈系数各级光圈大小的数字(f/):焦距与光孔直径的比值光圈系数越小,光圈越大,到达底片的光线越多邻刻度的进光量相差1倍快门控制曝光量抓取瞬间动作使物体成像清晰或模糊相当于阀门打开的时间。快门利用开启时间长短控制进光时间1、2、4、8、15、30、60、125、250、500、1000相邻两档快门的曝光量相差1倍快门的分类机械快门电子快门中心快门焦平面快门帘幕快门钢片快门镜间快门镜后快门快门速度对图像的影响1/30秒1/8秒1/4秒1/15秒影像传感器视频图像的获取感光器又称“影像传感器”,其作用类似于传统胶片相机中的底片,负责把光线信号转化为数字信号,然后交由影像处理器进行处理。如同我们把镜头比作眼睛中的晶状体一样,那么感光器就可以看作是眼睛的视网膜。凡是通过镜头进入相机的光线,最后都要投射到感光器上,这样才能最终形成图像。影像传感器等同于人的视网膜它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号木桶-------MOS电容(CCD上的感光单元)。雨滴-------每一个雨滴可以理解为光辐射的一个光子。木桶中的雨水量----MOS电容中存储的电荷。量筒------相当于信号处理电路。输出传送带-----可以理解为电荷转换电路和模数转换电路。1,2,3编号-----水平传送带的编号。1,2,3号传送带的驱动力------相当于线上施加的方波信号。视频信号的编码视频图像信号经过采样后要显示和后期进行其他的处理,于是就存在视频信号如何传输的问题。视频传输分为多种:有线、无线、网络等,于是视频就存在多种标准。视频图像通过数字化后形成某种视频传输标准的过程称之为编码,传统上是数字化到模拟化的过程(DA转换)。相反将传输中的视频信号从新数字化的过程称之为解码,传统上为模拟到数字化的过程(AD转换)。RGBYPrPbS-video复合videoSource:扫描行数电视图像的扫描行数通常指水平行的数目。扫描行数越多,电视清晰度越高。我国的电视制式规定水平扫描行数为625。扫描行数也称为垂直分辨率(VerticalResoluti
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