基于 TMS320DM6437 的行人计数系统设计

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摘要：客流检测是公共交通智能化的数据来源，准确性实时性至关重要，本文应用嵌入式硬件 TMS320DM6437 芯片丰富的片上资源，以及强大的系统支持，通过对检测跟踪算法的改进，在硬件平台移植简化了算法，实现了一种行人检测的应用系统。

关键词：TMS320DM6437；Viber；客流检测

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2020.23.078

对于公共交通智能化，基础客流检测技术至关重要，检测的精确性和实时性直接影响公共交通的客流吸引率和运行效率。客流检测技术一方面是检测算法，另一方面是检测算法的实现。随着微控制器，电子、计算机技术的发展，使客流检测算法在嵌入式系统上实现成为可能并广泛流行，本文将介绍在 TMS320DM6437 芯片基础上实现的客流检测方法。通过对传统算法的改进实现适用于硬件的算法，并通过基于 TMS320DM6437 的硬件平台实现。

1 硬件平台介绍

TMS320DM6437 是德州仪器公司 TI 发布的一款基于达芬奇技术的面向数字多媒体应用的 DSP，核心元件 DSP 的主频为 700MHz，处理器性能可达 5600MIPS，系统的计算能力非常强大，且具有高性能的定点处理器。它可以对 DDR2 类型内存进行访问，访问数据的吞吐量可以达到 1GByte/s 以上。DSP 内核有个逻辑单元，最多可以同时运行 8 条指令。有助于视频信号的处理，方便产品的开发。TI 公司拥有强大的相关支持，提供强大的图像/视频开发工具包，直接支持适合于硬件开发的基础图像处理功能，因此可以加快开发速度，研究者可以专注于研究实现相应的功能。其具有两路模拟视频输入接口及一路数字视频接口，一路模拟视频输出及 VGA 端子输出。

本次设计采用一路模拟视频输入以及 VGA 输出，应用其视频处理子系统，用硬件方式初步完成视频图像数据的采集和一些图像预处理操作。视频处理子系统主要为视频处理前端和视频处理后端两部分。视频处理前端提供多种标准的数字视频输入，并对输入的视频进行预处理。视频处理后端主要为 OSD 部分和 VENC 部分。其中 CCD 控制器负责接收外部输入的视频信号，预览器负责实现 RGB 格式到 YCbCr 格式的转换。CCD 控制器首先进行数据采集和数据移位，然后经过光黑钳位模块去掉图像中的噪声。经过黑像素补偿调整各个颜色通道的信号电平。最后经数据格式化和视频端像素选择模块确定传感器读出帧的格式。之后进入 Preview 模块，先经预览器接口确定视频源方向和帧尺寸，再经中值滤波和噪声滤波，然后经过 CFA 插值，进行数据格式转换，得到格式为 YCbCr4：2：2 图像数据，再进入缓冲器接口，最后经视频编解码模块供输出使用，系统的结构框图如图 1。

2 软件算法设计

由于硬件资源有限，本设计对传统检测跟踪算法进行了改进。目标检测部分，建立背景模型，用一帧数据，随后逐帧导入检测。第二帧输入开始，更新背景模型，检测出动态前景。动态跟踪部分，根据前景信息获取动态目标的中心坐标，并在屏幕上显示位置。然后导入下一帧实现循环动态跟踪。

首先，建立背景模型。对传统的 ViBe 算法进行改进。原算法需要对第一帧当中每个像素建立样本集。此处在建立样本集时，采用每个像素 20 个样本的数量。样本的选择为当前样本的 8 邻域随机选择。随机选择采用借助于随机表进行，这里采用将预先生成好的随机数以数组形式存储于处理器中，当需要随机取样时，顺序选择随机数表中的元素作为图像矩阵样本集中的下标，从而达到随机选择的目的。

其次，背景模型更新阶段。分为检测模型匹配状况和对匹配模型的次数进行统计两个步骤。初始化之后，从第二帧开始，对每个像素逐个扫描，将其和同一位置像素的背景模型中的像素对比。采用对其像素灰度值作差求绝对值，将所得结果同预先设定的匹配阈值 R 进行比较。如果小于阈值，表示该像素存在一个匹配，同时匹配数增加。之后对匹配像素数目进行统计，再将结果与预先设定的最少匹配数目阈值进行比较。如果最终匹配数目之和小于该最少匹配数，则表示该像素是前景点，若大于其最少匹配数，则认为是背景点。

最后，进行动态跟踪。检测出动态目标之后，计算所有前景点质心，得到其位置。通过求取所有前景点的横坐标及纵坐标的算数平均值得到。

3 总结

本文采用 TMSDM6437 芯片进行了行人计数系统设计，应用平台丰富的资源，节省了大量硬件设计成本，且提高了系统的可靠性便携性，缩短了开发周期。对于检测以及跟踪算法方面进行了改进，得到更适应于硬件平台的算法，实验结果能够较好的满足检测精度。

参考文献

[1]Texas Instruments Incorporated.SPRU977C，TMS320DM643x DMP Video Processing Front End（VPFE） User’s Guide[S].2009.

[2]Texas Instruments Incorporated.SPRU952A，TMS320DM643x DMP Video Processing Back End（VPBE） User’s Guide[S].2007.

[3]胡金波，陈慧剑.DSP 环境下 C 语言编程的优化实现[J].现代电子技术，2002，（12）：8284.

[4]付小磊.目标跟踪技术研究[D].上海：华东师范大学，2013.


作者 薛雅丽