基于FPGA的智能营区防冲击系统设计

1．3 智能营区防冲击系统的硬件平台设计
目前，应用于模式识别、系统测速等设计方案大都采用两片甚至更多微处理器的主从式结构，一片负责高速数据采集任务，一片负责完成复杂的信号处理，如FPGA+DSP、ARM+DSP等。本文主要涉及的关键技术有模拟线圈感应设计、车牌自动识别设计、汽车红外光测速设计等，考虑到营门区车流量较小，数据处理流量不大，但系统模块化程度高等特点，结合FPGA+DSP结构特点，采用了Xilinx公司Virtex 5系列的
XC5VSX50T芯片。如图2所示。Virtex 5系列是**个充分发挥了65 nm工艺性能、密度和成本优势的FPGA系列产品，提供550 MHz DSP48ESl-ice逻辑片支持，内置有25×18MAC，能够在资源使用率低于50 ％的情况下实现单精度浮点运算。其特点是：速度等级更高、功耗更低、嵌入式处理器能力更强、DSP计算能力更大、简化了外部接口设计、成本进一步降俯。因此根据既要完成系统控制和数据采集任务，也要完成复杂的信号处理的要求，该芯片达到系统需求，符合成本低、重量轻、功耗小等要求。
1．4 虚拟线圈感应设计
为提取车辆信息，防止移动目标混淆系统工作，产生错误判断，采用一种虚拟线圈识别车型的方法。该方法将检测线与虚拟线圈相结合，对提取的移动信息进行预处理，以触发线检测到达预先设置位置的移动目标，然后触发虚拟线圈来提取移动目标特征，通过BP神经网络来识别出是否为车，是车判断“1”，系统进入下一步工作，不是车判断“0”，系统复位，降低了系统出错率，达到系统正常工作的目的。
触发线是在图像序列的适当位置设置一个平行条状的线型，当有车辆进入触发线时，通过当时触发线位置的像素与相应背景图像触发线位置的像素比较，如果触发线位置像素灰度值变化大于一定的阈值，就认为检测到车辆到达检测线的位置。如图3所示。

在图3中，红色方块代表着虚拟线圈。虚拟线圈就是在图像上设置一系列由N×N像素大小组成的方块。由于车辆到达触发线，触发线检测到2条黑色平行线间的像素变化，所以发出触发信号。当接收到检测线的触发信号时，可通过当前帧与背景图像的虚拟线圈位置的比较来判断每个小线圈是否有车辆占据。如果大于一定阈值可判断有车占据，并通过长、宽和面积可判断出具体车型。
1．5 车牌自动识别设计
汽车牌照自动识别是该系统主要功能模块之一。其功能是利用车牌是车辆身份的惟一标识的思想概念来智能识别和统计车辆。它主要采用**的图像处理、模式识别和人工智能技术，通过对车辆图像的采集和处理，获得车辆的数字化信息，以决定该车是否为本单位车辆。
车牌自动识别模块由车牌图像的捕获，车牌识别，识别结果处理等部分组成。车牌图像捕获 主要是利用图像采集装置将摄像机所采集的图像信息有效的传输至车牌识别系统内部，以便进行进一步的识别与处理。
车牌识别 是指当采集到的车牌图像传输到处理器XC5VSX50T芯片的DSP48e处理模块后，进行车牌的**定位、滤波去噪处理、字符分割、字符识别等步骤，通过车牌识别模块的核心识别算法来识别处车辆牌照的信息。如图4所示。

识别结果处理 识别结果由DSP发出后经过FPGA系统内部本单位车辆数据库的对比，进行验证。是本单位车辆，放行，系统复位；不是本单位车辆，进入下一步骤。