监控和检查系统中的视频解码器基本原理

视频检测零碎已海外适用于工业界和工业界现场。。摄像头——从粉饰中央电视台(CCTV)零碎做成某事低劣的和低分辨能力产额到数字视频零碎做成某事上进和高分辨能力产额——被用于从产额检验、交通接管到实时人脸区别等各式各样的适用情况。

视频自身带上落落大方的记载。,这些记载使得用动作示意处置和记载仓库使命相当复杂。。经过完全屈从于压制无效的物。、独自地经过图片的要紧一部分,才干抱负化的事物视频反省。,节省内存和计算整套。图1显示了任一类型零碎的组成一部分。。

抱负化的事物视频反省记载流 www.elecfans.com

  图1:抱负化的事物视频反省记载流。

本文将阐明若何拖有用处的记载来中止处置R。、存储容量和DSP应用系数最少的。,并引见ADI公司。视频解码器特别机能若何抱负化的事物视频算法?、放慢视频检测零碎的开展。

  情况1:计数和与试验有关的女朋友

  只想想看一下,宽禅的传送带正神速地传送多的产额。,落落大方的产额使得手工计数非常奇特的登陆处。。更使计数使命自动化,相机,它也可以用来记载产额品质。。这可以经过修正复杂的计数算法来创造。。

仓库欢迎视频记载需求落落大方的内存。,处置落落大方的记载也需求落落大方的五金器具资源。因而当在传送带上与试验有关的产额时,,零碎不将全部的图片记载搜集到内存中。,它是从落落大方记载中找到感兴趣的特殊性。,完全屈从于压制放量多的无效记载。。

  在大多数情况下,灰度图像带上十足的物。,到这程度可以将RGB用动作示意替换成(独自地光辉的)Y用动作示意,完全屈从于压制色度物。此后,应用收入仅敷支出的检测办法对单晶硅做成某事内容的中止检测。,此后将它们的人物与模板中止区别。,断定产额纵然正规军。。

  收入仅敷支出的检测算法——只需求柔韧的视频的几条线和小量仓库器——可以经过计算柔韧的图片的一阶和二阶导出的瞥见贴连像素光辉的不继续,特殊性见贝尔恩泽。 杰恩 “Digital Image Processing”一书。在现实适用中,收入仅敷支出的检测可以经过矩阵计算的办法来创造。,Sobel矩阵经营者。FPGA(现场正式舞会门阵列)的创造,这样的的像素收入仅敷支出的检测可以规定令人满意的结出果实。。Tanvir A. Abbasi和Mohm Usaid 阿巴斯合著A proposed FPGA Based Architecture for Sobel Edge Detection 运营商引见了任一复杂的FPGA创造节目。。还可以经过添加高斯二维滤光器除掉噪声。,特殊性见Mathukumar。 Venkatesan和Daggu Venkateshwar 饶合著 Hardware Acceleration of Edge Detection Algorithm on FPGAs”。本文引见了一种类似地。

此外等等几种使尽可能有效算法可用于改良。,但欢迎这些算法在FPGA设计金中都同意了珍贵的资源。。只,相当集成电路(IC)视频解码器曾经集成了公用事业的预处置算法或滤光器,到这程度,选择这样的的集成电路可以浪费FPGA资源。。拿 … 来说, ADV7802 视频解码器就使具体化了光辉过渡状态改良(LTI)和色度过渡状态改良(CTI)模块。这些模块经过加强光辉的定义来能力更强的图像品质。,并应用自适应峰值和非线性办法——不会的放针噪声或引入做苦工——在收入仅敷支出的检测举动方向中部非洲常奇特的有用处。并且,光辉塑造的和其它内置输入滤光器可以除掉起源于用动作示意源的高频噪声——专注于用动作示意,疏忽不测噪声。。

  图2:LTI/CTI操作图。

  收入仅敷支出的检测规定的是实质收入仅敷支出的互换的物,找错误实质的概论。,记载量可以从3×8位/像素(BPP)增加到1BPP。,到这地步节省了落落大方的存储量。:

  640 像素 × 480像素= 307,200位(1BPP)

800像素X 600像素= 480,000位(1bpp时)

1024像素X 768像素= 786,432位(1bpp时)

1280像素X 720像素= 921,600位(1bpp时)

经过将RGB替换为Y,独自地多数几行柔韧的视频仓库在仓库器中。,并应用FPGA算法。,咱们可以探测实质。,俯瞰它们的人物。。一旦发生,这些实质在自负的带做成某事场所。,咱们可以评价他们的举动。,并从下一帧搜集色或等等物。,确保最小的存储量。。这样举动方向触及:

  收入仅敷支出的检测

  仓库物

预测下任一场所 xn+1

从预安装产额场所区域拖物

  情况2:与试验有关的突变与品质

自动机可以在直达的火车或汽车的变化内找到赠送的的间隔和目的。。在相当适用中可以应用超声波;但结果实质外表会吸取超声波或目的在任某人摆布前面,你可以应用视频。。相机的集中坚持到底力设置在贴连实质上。。女朋友将在近间隔处具有清楚的的收入仅敷支出的。,变化也的工作平台是含糊收入仅敷支出的(图3)。。

  图3:集中坚持到底力-窄景深。

收入仅敷支出的检测可以用来区别目的变化内的实质。,鉴于它们是不料有清楚的收入仅敷支出的的实质。。工作平台做成某事女朋友将是十足含糊的。,不克不及经过收入仅敷支出的检测与试验有关的。这样收入仅敷支出的检测处置将行进两位位图。,经过1个检测到收入仅敷支出的。,0表现缺少检测到收入仅敷支出的。。每个检测到的收入仅敷支出的像素的场所(x),y)可由态度1代表以相近女朋友的中部的:

  (1)

  经过 Xn是收入仅敷支出的像素N的X轴场所。,yn 它是收入仅敷支出的像素N的Y轴场所。,N是检测到的收入仅敷支出的像素的数量。。

一旦实质的场所和它的收入仅敷支出的是已知的,咱们可以试着追踪它。。中枢是从图片中正当的拖女朋友。,将其收入仅敷支出的替换成轮廓。,此后,它被用来决定实质纵然朝着照相机自负的。,该办法是反省从提取岩芯O的像素私下的平均程度间隔。,如态度2所示。:

  (2)

N是帧帧做成某事收入仅敷支出的像素的数量。,M是FrAME-1帧做成某事收入仅敷支出的像素的数量。。聚焦于程度轴可以腰槽态度3。:

  (3)

当实质向照相机自负的时(像素从提取岩芯O向外陆续的一段时间)。,这样态度的值是正的。。消极性谓语实质远离相机。,如图4所示。

自负的女朋友做成某事帧互换 www.elecfans.com

  图4:自负的女朋友做成某事帧互换。

  请坚持到底,实质必需在相机的集中坚持到底力内。。经过修正算法,咱们可以自动交替清算焦点以便看清L。。一旦检测到女朋友,就可以对其中止切除术。、处置与随后。

跟随视频复杂性的放针,随后女朋友将变成全部的登陆处。,特别,使具有某种结构和实质损失锐度的实质。。Jianbo 施的好 Features to 随后引见了相当随后算法。。当女朋友损失定义时,收入仅敷支出的检测会错过。。在这种情况下应用难懂的中间定位技术(如模块婚配)——用来断定突变——或采取Yao Wang、Jörn Ostermann和Ya-Qin 狼吞虎咽合著《视频》 Processing and 书通信中详尽的特点描述的等等办法依然可以被随后。。

鉴于相机规定陆续的记载流。,到这程度,可以经过随后Objoc来断定减速和等等限制因素。。只,必需应用高品质的视频序列以开腰槽良好的视频辨析结出果实。辨析贴连像素的收入仅敷支出的检测,顺序扫描视频比低品质混合PAL具有更的分辨能力。ADV7401 和ADV7403 视频解码器可以欢迎各式各样的视频规范,包孕渐进测定。这两个预备可以将视频用动作示意量子化到140MHz。,并能处置规范结算。、激励定义和高定义重量用动作示意、CVBS与图形。并且,他们还支集非规范视频测定。,容许不太深受欢迎的规范,拿 … 来说,斯坦格。灵敏像素输入飞机容许处置4:2:2、4:4:4 YcbCr或4:4:4 RGB体式的记载。非规范视频体式可经过山姆创造赠送的程度宽度,特殊性请参阅申请表格阐明。 AN-0978, “Component Processor Nonstandard Video Formats”。

  图5所示的内置使带上色彩空白替换器(CSC)可以替换粉饰空白以内容用户索取(态度4,经过a1… A4,B1… B4,C1… C4是任一可清算的CSC限制因素。。YPRPB或RGB输入用动作示意可以替换为等等可词的搭配的体式。。拿 … 来说,将RGB替换为YCbCr容许完全屈从于压制色物(CB),CR),应用黑白照片图像可以抱负化的事物收入仅敷支出的检测。。

  (4)

单CSC关口(ADV7403)。 www.elecfans.com

  图5:单CSC关口(ADV7403)。

CSC非常奇特的有用处。。当输入为RGB或YCbCr时,色物可以经过色空白矩阵中止复杂使交错。。图6装备YYCR色空白酷似YCbCr。。

  图6:产额品质评价中应用的YUV使带上色彩空白可以用来检测(拿 … 来说)产额纵然尖酸刻薄的或减轻了。光辉(Y)是常数。。

如图6所示,色(或YPRPB值)有助于检测产额品质。,拿 … 来说,它纵然尖酸刻薄的或减轻。。在视频处置和衔接WI中,色空白替换是大声喊的。。ADV7401/ADV7403内置输入多路传输的器,您可以不紧张切换视频源。,当从中止传送带切换到A时,这样特点非常奇特的有用处。。

  情况3:清算视频反省做成某事白色均衡和使带上色彩均衡。

发达任一拖女朋友的视频零碎需求很多坚苦的任务。,鉴于光线角度或强烈的细微互换会冲击力与试验有关的结出果实。。视频设计可以应用ADV7401/ADV7403的增益和偏移清算功用来清算光辉与对比,只需在传送带上加两个短的顾及条纹(暗的),明亮地的任一)。清算ADV7401/ADV7403的偏移和增益以开腰槽可比较的的值。,到这地步使零碎可以病灶中止上色。、角度和强烈互换的化妆。

  图7:在可见光区域添加小顾及条纹。

清算正当的白色均衡的算法非常奇特的复杂。。率先,达到顾及条纹的RGB(或YCbCR)值。此后,为了化妆光的互换,同样看待的顾及值可以经过复杂地交替偏移和G来创造。。可以应用该算法。:

  达到暗条纹的RGB(或YCbCR)值

  清算偏移以婚配暗条纹的抱负RGB(或YCbCR)值

  达到亮条纹的RGB(或YCbCR)值

  清算增益以婚配亮条纹的抱负RGB(或YCbCR)值

为了加强准确,可反复脚步2和4

这一举动方向在零碎发达举动方向中尤为要紧。,鉴于它能规定正当的的偏移(光辉)和增益(对比)——纵然在光线太强或太弱的时分,如图8所示。偏移和增益完全契合可以经过I2C飞机增长。,到这地步创造要害自适应。。

  图8:经过清算偏移和增益来化妆工作平台光的互换。。

色也可以用于顾及条纹。。这种化妆类似地白色均衡。,并被海外应用。。但纵然白色均衡更契合人类的观念。,使带上色彩对准却可化妆鉴于卓越的照明惹起的互换。纵然算法是类似的,又额定的偏移会使不光明的面向人为之事。。ADV7401/ADV7403色空白替换、灵敏的输入像素左转舵也偏移与增益清算完全契合容许设计应用曾经预备好的记载要害发达算法。同前,增加视频处置所需的记载量是很要紧的。、放量撤销应用上进的复杂视频算法。。护理增长像素左转舵的ADV7401/ADV7403评价板,它可以减速新设计的启动。。只需复杂地将视频接住板中缀这块评价板的像素左转舵即能创造视频记载的接住(图9)。

ADV7401/ADV7403像素飞机在评价板上的适用 www.elecfans.com

  图9:ADV7401/ADV7403像素飞机在评价板上的适用。

  视频编码器、视频DAC与AD9889B HDMI发送器衔接到同样像素飞机。,容许在居第二位的输入左转舵反省现在图像。。ADI公司的视频解码器使具体化了视频处置所需的模块,它规定了强健的机能和波动的图片。。

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照相机在工业界适用中可以制作很多获得。。当自负的女朋友必需搭配时、当随后或记载时,这点尤为要紧。。带高集成度视频解码器的视频技术和实时处置功用可以用来高效地辨析自负的做成某事传送带下面的实质或搭配传送带下面的混合产额。

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