[发明专利]基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法，其目的是解决现有的智能交通综合视频监测系统功耗大的技术问题。技术方案是通过多个PAL制式的CCD摄像机对高速公路指定检测区域以200Mhz高速时钟进行监控并对图像进行处理；直接用FPGA进行图像阈值分割，判断车辆是否超速并确定车辆在图像中位置；抓拍包含超速车辆车型及车牌号的图像并精确测出超速车辆车速；获得的超速车辆车速、抓拍图像及事发时间地点等信息发送给无线传输模块并通过GPRS网络将信息传输给监控站。由于本发明直接采用FPGA处理全部图像采集和图像分割计算，利用FPGA对图像的并行处理能力，实现了多路图像的快速处理和超速检测，不需要其它核心处理单元，故系统功耗得到了降低。

主权项

一种基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法，其特征在于包括下述步骤：(a)通过多个PAL制式的CCD摄像机对高速公路指定检测区域以200Mhz高速时钟进行监控并对图像进行处理；当前帧图像与存入SRAM中的上一帧图像作绝对差分进行图像预处理，对CCD图像解码、将相邻两帧图像中指定的同一区域在FPGA进行比较，获得有无超速车辆经过的信息；(b)直接用FPGA进行图像阈值分割，帧间差法通过对视频流中每帧与前一帧图像中所选区域x∈(x1，x2)，y∈(y1，y2)做差获取当前图像的帧差图，选取阈值Td判断该帧有多少像素发生变化以判断该帧是否有车辆经过；将图像各像素分成目标类C0＝{x|0≤x≤32}和背景类C1＝{x |33≤x≤255}，计算 I d ( x , y , t ) = 1 , | I ( x , y , t ) - I ( x , y , t - 1 ) | ≥ T d 0 , | I ( x , y , t ) - I ( x , y , t - 1 ) | < T d C ( t ) = 1 , Σ x = x 1 x 2 Σ y = y 1 y 2 I d ( x , y , t ) ≥ T c 0 , Σ x = x 1 x 2 Σ y = y 1 y 2 I d ( x , y , t ) < T c 当C(t)＝1时，第t帧图像中有车辆经过监测区域；(c)通过FPGA在线处理，判断车辆是否超速并确定车辆在图像中位置；首先当有车辆经过检测区域时CCD车辆检测模块发信息给控制模块并告知哪一车道有车并给出车辆中心位置；然后控制模块开始计时；通过计算下一帧图像中车辆中心位置确定车辆的位移，进而确定车速并判断车辆是否超速；车辆中心位置由下式确定： x ‾ y ‾ = M x / M M y / M = Σ y = c d Σ x = a b xV ( x , y ) / Σ y = c d Σ x = a b V ( x , y ) Σ y = c d Σ x = a b yV ( x , y ) / Σ y = c d Σ x = a b V ( x , y ) 式中，V(x，y)是图像中像素点的取值，a，b，c，d是图像的边界坐标；(d)检测到车辆超速后控制模块停止计时器、记录计时器值计算超速车辆车速及车辆在图像中位置；车辆车速计算公式是：V＝L/Tt＝(n×D)/Tt式中，D是监测区域内图像中每行之间距离；n是不同时刻车辆中心之间距离；Tt是FPGA内部编程实现计时器计时；(e)通过FPGA获得超速车辆车速、抓拍图像及事发时间地点的信息发送给无线传输模块，并通过GPRS网络将信息传输给监控站。