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[摘 要]本文研究了一种基于TMS320DM6437DSP的视频交通参数和事件检测系统，与传统人工电视监测的交通检测方法相比，具有实时性好，效率高的优点。系统实现了采图、数据处理和通信线程的同步运行，保证了图像采集的连续性和系统的实时性，系统应用程序位于检测板的应用层，在DSP内核中被调度执行。同时，应用程序中采用了模块化结构，增加了程序设计的灵活性和可扩展性。该系统可以对交通参数和交通事件进行实时高效的检测。
[关键词]交通检测，TMS320DM6437，线程同步，模块化
中图分类号：TP274.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0355-01
随着经济的快速发展及城市化进程的不断推进，交通需求量随之加大，与此同时，机动车、非机动车和行人混行于同一平面、交通参与者缺乏现代交通意识、道路交管部门警力不足、科技水平不高、道路安全设施不完善等问题还难以从根本上解决。因此加强对监控系统研究的意义显得十分重要，如果成熟的高性能具有人工智能的视频监控系统早日投入应用，一定会对我国的交通、安全等多个领域的发展提供科学的数据依据。早期的视频监控系统主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，随着计算机处理技术的提高，给视频监控系统也带来新的发展，利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，与模拟视频监控系统[1]相比，基于 PC的数字视频监控系统在技术上有了相当大的提升，但是仍存在着很多的问题。本文研究了基于 TI 公司高端双核视频处理芯片 TMS320DM6437DSP 的嵌入式视频监控系统，该系统具有高性能、成本低、体积小、安装方便等优势。该系统可以實现对交通参数和交通事件的检测，实时性好，效率高。
1 系统总体的设计及功能
1.1 系统的总体设计
视频交通检测系统[2]主要由交通参数和交通事件检测器和视频分析识别终端软件构成，其中视频分析终端软件包括数据管理服务器软件、客户端软件以及PC上位机参数设置软件。
视频交通参数和事件检测器是本系统硬件研制的核心部分。视频交通参数与交通事件检测器、数据管理服务器和客户端软件等用户终端和百兆以太网、以太网交换机以及图像采集设备、用户管理监控中心共同构成基于视频的交通参数和交通事件检测系统。
视频交通参数和交通事件检测器的设计分为硬件设计和软件设计两部分，系统硬件设计主要包括检测器电路板设计、各硬件芯片驱动程序设计等。软件设计主要包括操作系统设计、系统应用层软件设计以及视频识别终端软件设计。其中视频识别终端软件主要包括PC上位机参数设置软件、基于C/S架构的数据管理服务器软件和客户端软件。系统各部分采用TCP/IP网络传输协议以消息传递的方式进行通信。
1.2 系统的功能
本系统所研究的视频交通参数和交通事件检测系统主要用于对道路交通状况进行实时检测，从而为交通管理部门进行交通决策提供可靠依据。
2 系统模块化设计
2.1 图像采集模块
本系统中，视频采集前端得到的模拟视频信号需要通过视频处理前端的解码器转换成数字视频信号。检测系统的图像采集部分由视频解码芯片（SAA7113）和DSP视频处理前端（VPFE）组成，采集得到的图像经过DSP内核，存放在DSP图像缓存区DDR2中，DSP的同步动态存储器（SDRAM）中存放有最新的128帧连续视频图像数据。经过视频解码芯片得到的数字图像的保存格式为YUV4：2：2，图像分辨率为。
2.2 交通参数与交通事件检测
基于视频序列的交通参数检测是对视频序列进行分析、理解，寻找被检测目标，然后对目标的运动进行跟踪，通过轨迹分析最后得到目标运动参数。视频交通参数与交通事件检测系统中交通参数检测模块包括瞬时交通参数和周期参数两部分；交通事件检测模块主要负责对行人、停驶车辆、逆行车辆等非正常的道路交通目标和道路饱和、拥堵等特殊交通状况进行检测，并进行有效预警，以便交通管理部门及时决策，维护道路交通秩序。
2.3 通信模块
在视频交通检测系统中交通参数和交通事件检测算法模块被固化在DSP检测板里面，系统运行时程序将被读入SDRAM里然后在DSP内核中被调度执行。PC上位机参数设置软件、基于C/S架构的数据管理服务器、客户端软件等终端管理软件则在PC上位机上运行，它们之间通过以太网进行连接，通过TCP/IP网络传输协议进行通信。另外，同在PC上位机上运行的数据管理服务器和客户端软件也是通过以太网并按照TCP/IP协议进行通信的。DSP检测板与PC上位机参数设置软件之间采用双向异步通信，与数据管理服务器软件之间也同样采用双向异步通信方式，检测板的PC上位机参数设置软件与数据管理服务器和客户端软件之间没有直接的通信连接。
2.4 PC上位机软件模块
基于视频的交通参数与交通事件检测系统的PC上位机软件主要用于实现系统参数设置与下发、检测结果显示等功能以及DSP检测板的部分管理功能，主要由可视化的图像显示模块和参数设置功能按钮模块组成。其中图像显示模块包括视频序列原始灰度图像显示、背景信息显示、视频图像二值化信息显示以及一些中间过程图像显示，参数设置功能按钮模块主要完成背景提取、车道参数设置、检测区域划分等与检测算法相关的其他参数设置和参数下发功能。在系统运行过程中由本软件协同DSP检测板一同完成检测相关任务。
3 实验结果
本文所述的PC上位机参数设置软件兼有客户端功能，在系统运行以后能够接收DSP检测板发来的实时视频信息，视频图像二值化信息等信息，同时还能接收处理器处理结果信息，如当前流量、车速和车型信息，并将它们显示在相应的窗口。
如果检测器检测到交通事件，将会向PC上位机发送一个事件消息，上位机在接收到此消息之后自动弹出报警对话框，显示当前交通事件现场图片和事件类型等相关信息，同时PC上位机软件还会发出交通事件报警声。
4 结语
本文以一种以DSP为处理器的嵌入式视频交通参数检测系统为依托，对系统的架构、功能以及软件系统设计过程进行研究，系统通过最新的视频分析技术对交通视频监控信号进行分析和处理，得到有关的交通参数、交通事件和交通状况等信息，并将这些信息传输到数据管理服务器软件和客户端软件清晰、直观、友好地展示给工作人员，实现交通监控智能化。本系统中的前端视频信号可直接来源于道路上已经安装的云台或固定摄像机，而不需要新增特定的视频信号采集设备，不仅大大降低了系统成本和维护代价，同时在检测性能、信息量和系统可靠性方面具有传统的检测技术无法比拟的优势。另外，为了降低系统成本，本文采用了基于DSP嵌入式系统的板卡式硬件平台，一块板卡检测一路视频信号，从而实现了一套设备（含多块板卡）同时对多路视频的高速检测。
参考文献
[1] Fan Z.M， Zhou J， Gao D. S.A robust algorithm of contour extraction for vehicle tracking[J]. Chin J Electron. 2003， 12（3）： 358-361.
[2] 田城.基于DSP的交通信息视频检测装置的研究与设计[D].吉林：吉林大学，2008.
[关键词]交通检测，TMS320DM6437，线程同步，模块化
中图分类号：TP274.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0355-01
随着经济的快速发展及城市化进程的不断推进，交通需求量随之加大，与此同时，机动车、非机动车和行人混行于同一平面、交通参与者缺乏现代交通意识、道路交管部门警力不足、科技水平不高、道路安全设施不完善等问题还难以从根本上解决。因此加强对监控系统研究的意义显得十分重要，如果成熟的高性能具有人工智能的视频监控系统早日投入应用，一定会对我国的交通、安全等多个领域的发展提供科学的数据依据。早期的视频监控系统主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，随着计算机处理技术的提高，给视频监控系统也带来新的发展，利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，与模拟视频监控系统[1]相比，基于 PC的数字视频监控系统在技术上有了相当大的提升，但是仍存在着很多的问题。本文研究了基于 TI 公司高端双核视频处理芯片 TMS320DM6437DSP 的嵌入式视频监控系统，该系统具有高性能、成本低、体积小、安装方便等优势。该系统可以實现对交通参数和交通事件的检测，实时性好，效率高。
1 系统总体的设计及功能
1.1 系统的总体设计
视频交通检测系统[2]主要由交通参数和交通事件检测器和视频分析识别终端软件构成，其中视频分析终端软件包括数据管理服务器软件、客户端软件以及PC上位机参数设置软件。
视频交通参数和事件检测器是本系统硬件研制的核心部分。视频交通参数与交通事件检测器、数据管理服务器和客户端软件等用户终端和百兆以太网、以太网交换机以及图像采集设备、用户管理监控中心共同构成基于视频的交通参数和交通事件检测系统。
视频交通参数和交通事件检测器的设计分为硬件设计和软件设计两部分，系统硬件设计主要包括检测器电路板设计、各硬件芯片驱动程序设计等。软件设计主要包括操作系统设计、系统应用层软件设计以及视频识别终端软件设计。其中视频识别终端软件主要包括PC上位机参数设置软件、基于C/S架构的数据管理服务器软件和客户端软件。系统各部分采用TCP/IP网络传输协议以消息传递的方式进行通信。
1.2 系统的功能
本系统所研究的视频交通参数和交通事件检测系统主要用于对道路交通状况进行实时检测，从而为交通管理部门进行交通决策提供可靠依据。
2 系统模块化设计
2.1 图像采集模块
本系统中，视频采集前端得到的模拟视频信号需要通过视频处理前端的解码器转换成数字视频信号。检测系统的图像采集部分由视频解码芯片（SAA7113）和DSP视频处理前端（VPFE）组成，采集得到的图像经过DSP内核，存放在DSP图像缓存区DDR2中，DSP的同步动态存储器（SDRAM）中存放有最新的128帧连续视频图像数据。经过视频解码芯片得到的数字图像的保存格式为YUV4：2：2，图像分辨率为。
2.2 交通参数与交通事件检测
基于视频序列的交通参数检测是对视频序列进行分析、理解，寻找被检测目标，然后对目标的运动进行跟踪，通过轨迹分析最后得到目标运动参数。视频交通参数与交通事件检测系统中交通参数检测模块包括瞬时交通参数和周期参数两部分；交通事件检测模块主要负责对行人、停驶车辆、逆行车辆等非正常的道路交通目标和道路饱和、拥堵等特殊交通状况进行检测，并进行有效预警，以便交通管理部门及时决策，维护道路交通秩序。
2.3 通信模块
在视频交通检测系统中交通参数和交通事件检测算法模块被固化在DSP检测板里面，系统运行时程序将被读入SDRAM里然后在DSP内核中被调度执行。PC上位机参数设置软件、基于C/S架构的数据管理服务器、客户端软件等终端管理软件则在PC上位机上运行，它们之间通过以太网进行连接，通过TCP/IP网络传输协议进行通信。另外，同在PC上位机上运行的数据管理服务器和客户端软件也是通过以太网并按照TCP/IP协议进行通信的。DSP检测板与PC上位机参数设置软件之间采用双向异步通信，与数据管理服务器软件之间也同样采用双向异步通信方式，检测板的PC上位机参数设置软件与数据管理服务器和客户端软件之间没有直接的通信连接。
2.4 PC上位机软件模块
基于视频的交通参数与交通事件检测系统的PC上位机软件主要用于实现系统参数设置与下发、检测结果显示等功能以及DSP检测板的部分管理功能，主要由可视化的图像显示模块和参数设置功能按钮模块组成。其中图像显示模块包括视频序列原始灰度图像显示、背景信息显示、视频图像二值化信息显示以及一些中间过程图像显示，参数设置功能按钮模块主要完成背景提取、车道参数设置、检测区域划分等与检测算法相关的其他参数设置和参数下发功能。在系统运行过程中由本软件协同DSP检测板一同完成检测相关任务。
3 实验结果
本文所述的PC上位机参数设置软件兼有客户端功能，在系统运行以后能够接收DSP检测板发来的实时视频信息，视频图像二值化信息等信息，同时还能接收处理器处理结果信息，如当前流量、车速和车型信息，并将它们显示在相应的窗口。
如果检测器检测到交通事件，将会向PC上位机发送一个事件消息，上位机在接收到此消息之后自动弹出报警对话框，显示当前交通事件现场图片和事件类型等相关信息，同时PC上位机软件还会发出交通事件报警声。
4 结语
本文以一种以DSP为处理器的嵌入式视频交通参数检测系统为依托，对系统的架构、功能以及软件系统设计过程进行研究，系统通过最新的视频分析技术对交通视频监控信号进行分析和处理，得到有关的交通参数、交通事件和交通状况等信息，并将这些信息传输到数据管理服务器软件和客户端软件清晰、直观、友好地展示给工作人员，实现交通监控智能化。本系统中的前端视频信号可直接来源于道路上已经安装的云台或固定摄像机，而不需要新增特定的视频信号采集设备，不仅大大降低了系统成本和维护代价，同时在检测性能、信息量和系统可靠性方面具有传统的检测技术无法比拟的优势。另外，为了降低系统成本，本文采用了基于DSP嵌入式系统的板卡式硬件平台，一块板卡检测一路视频信号，从而实现了一套设备（含多块板卡）同时对多路视频的高速检测。
参考文献
[1] Fan Z.M， Zhou J， Gao D. S.A robust algorithm of contour extraction for vehicle tracking[J]. Chin J Electron. 2003， 12（3）： 358-361.
[2] 田城.基于DSP的交通信息视频检测装置的研究与设计[D].吉林：吉林大学，2008.