敘述嵌入式車牌識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)高速公路、城市道路、停車場建設(shè)越來越多，對(duì)交通控制、安全管理的要求也日益提高，智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportationSystems，簡稱ITS)已成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向，而車牌識(shí)別(LicensePlateRecognition,簡稱LPR)系統(tǒng)技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心，起著舉足輕重的作用，它在高速公路、城市道路和停車場等項(xiàng)目管理中占有無可取代的重要地位[1-2]。

本文所研究的車牌識(shí)別系統(tǒng)，正是在這樣的背景下提出來的，對(duì)于目前LPR作為ITS中的核心關(guān)鍵技術(shù)，具有相當(dāng)大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的是一個(gè)基于DSP和FPGA的嵌入式車牌識(shí)別系統(tǒng)[3-4]，該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的車牌識(shí)別系統(tǒng)，具體實(shí)現(xiàn)過程將在下文詳細(xì)描述。

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的車牌識(shí)別系統(tǒng)主要采用攝像頭、視頻采集卡、工控機(jī)幾個(gè)主要模塊搭建出來的方法來實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)勢是實(shí)現(xiàn)容易，但是成本高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、安裝和維護(hù)不便。而在本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，摒棄了傳統(tǒng)的模式，采用TI公司的TMS320C6713B高性能(強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力)DSP作為識(shí)別算法的運(yùn)行硬件平臺(tái)，Altera公司性價(jià)比很高的Cyclone系列EP1C12Q240型號(hào)的FPGA作為協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作與相關(guān)的圖像采集及控制，再加上一些外圍器件(FLASH、SDRAM等)共同構(gòu)成本嵌入式車牌識(shí)別系統(tǒng)硬件平臺(tái)。與傳統(tǒng)的車牌識(shí)別系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)無需計(jì)算機(jī)即可實(shí)現(xiàn)車牌圖像的采集、識(shí)別、輸出結(jié)果，具有識(shí)別性能高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝維護(hù)簡單、成本低等特點(diǎn)。其中采用以DSP和FPGA作為核心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活、通用性強(qiáng)、適合于模塊化設(shè)計(jì)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的算法和實(shí)時(shí)控制;同時(shí)其開發(fā)過程可以并行進(jìn)行。

2.1視頻輸入模塊

目前，世界上實(shí)際應(yīng)用的電視信號(hào)制式主要有NTSC制、PAL制和SECAM制3種，世界上大多數(shù)國家采用PAL制，我國也采用PAL制，此系統(tǒng)采用的攝像頭輸出的視頻信號(hào)就是標(biāo)準(zhǔn)的PAL制式。

PAL電視制式規(guī)定，場掃描頻率為50Hz，每秒掃描25幀圖像，車牌識(shí)別，每幀包括奇、偶兩場圖像，每幀圖像的掃描行數(shù)為625行。電視信號(hào)由“圖像信號(hào)”和確保同步的“復(fù)合同步信號(hào)”以及消除掃描逆程回掃線的“復(fù)合消隱信號(hào)”等輔助信號(hào)構(gòu)成。PAL制電視信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)后，一般輸出數(shù)據(jù)格式符合ITU656YUV4:2:2標(biāo)準(zhǔn)，輸出一幀圖像的625行數(shù)據(jù)中，其中有效圖像數(shù)據(jù)占572行，其他為場消隱信號(hào);同樣，每行有效的圖像數(shù)據(jù)也只有720個(gè)象素。

本系統(tǒng)中輸入是PAL制式的模擬圖像數(shù)據(jù)，必須要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換才能供后續(xù)系統(tǒng)處理。此系統(tǒng)選用的視頻解碼芯片(A/D)是Philips公司的SAA7113H[5],支持標(biāo)準(zhǔn)的PAL制式視頻信號(hào)輸入。輸入可以為4路CVBS或2路S視頻(Y/C)信號(hào)，通過內(nèi)部寄存器的不同配置可以對(duì)輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出8位VPO總線及一些場、行同步控制信號(hào)，其中輸出圖像數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)的ITU656YUV4:2:2格式。SAA7113H內(nèi)部具有一系列寄存器，可以配置為不同的參數(shù)，對(duì)色度、亮度等的控制都是通過對(duì)相應(yīng)寄存器改寫不同的值，寄存器的讀寫需要通過I2C總線進(jìn)行。由于TMS320C6713有自帶的I2C總線接口，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)里，利用DSP通過I2C總線對(duì)SAA7113H進(jìn)行配置控制，簡易了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[6]。

SAA7113H的VPO[7:0]總線以及RTS0、RTS1、LLCLK與FPGA相連，通過DSP的I2C總線把其中的RTS1、RTS0分別配置成場、行同步信號(hào)，只有在行場同步信號(hào)都同時(shí)有效時(shí)，才是有效的圖像數(shù)據(jù)輸出，否則一般為圖像的消隱信號(hào)。此時(shí)我們只要根據(jù)LLC時(shí)鐘來對(duì)VPO總線上的數(shù)據(jù)來采集即可得到完整的圖像數(shù)據(jù)(720*572大小)。經(jīng)過實(shí)際操作，通過DSP的I2C總線對(duì)其進(jìn)行正確配置，然后由Verilog編寫的FPGA程序來進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的采樣，再用QuartusII自帶的SignalTapIILogicAnalyzer(邏輯分析儀)對(duì)波形進(jìn)行相應(yīng)的分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)中一些重要的信號(hào)，結(jié)果顯示是正確可行的。2.2DSP功能模塊

DSP作為本系統(tǒng)的核心芯片，主要有兩方面的關(guān)鍵技術(shù)：一是DSP硬件平臺(tái)的搭建;二是DSP程序的開發(fā)，包括DSP的算法移植及底層驅(qū)動(dòng)編寫。

2.2.1DSP硬件搭建

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