基于DM642的智能视频监控系统的DSP实现

　　引言

　　随着社会经济发展，城市交通和基础设施的不断进步，人们对安全的要求不断提高，视频监控系统已经广泛用于小区安全监控、火警监控、流量控制以及军事、银行、商场、机场、地铁等公共场所的安全防范。近年来，数字视频监控正以其无可比拟的优势逐渐取代模拟视频监控，为用户提供更安全、更智能化的视频监控服务。智能监控向网络化，智能化，数字化发展。目前最先进的数字视频监控系统已经具有智能化分析功能，以计算机图像处理技术为基础，对实时场景中的目标进行检测、识别、跟踪分析，并在此基础之上进行行为理解分析，从而代替或者部分代替人类进行监视活动。

　　近年来，视频监控系统平台的设计层出不穷，而少有系统架构设计层面的介绍。国内外较为常见的系统设计，一种是使用PC机作为算法运行的硬件平台，如Morita等采用的C/S结构[1]或Dias等采用的分布式结构[2]。这种系统的主要缺点是成本高，由于PC对数字图像处理不易优化，智能算法很难达到实时要求。另一种使用专门数字图像处理器构建硬件平台。这种系统的最大不足在于随着系统规模扩大、信息量增多，加大了服务器负担，进而影响了整个系统。

　　在算法研究上，视频监控关键技术包括：背景建立，动目标检测，动目标提取与跟踪，动目标智能分析。其中背景建立和动目标检测是关键技术中的基础，其实现的好坏直接影响监控效果。目前较常见的算法有：帧间差分法[3]，背景差分法[4]，光流法[5]等。已有很多仿真工作见报道，但是较少有系统实现了的基于数字信号处理器DSP的嵌入式实时处理。

　　本文设计的视频监控系统遵循数字化、网络化和智能化的发展趋势，综合考虑对上述不足进行改进，可以使用普通模拟摄像头作为视频源进行本地实时智能监控，也可以使用网络摄像机作为视频源进行远程实时智能监控。在算法上较好地解决了监控算法背景更新，动目标检测等关键技术。提出并实现了对可疑物报警、对贵重物体丢失报警等算法。

　　系统设计

　　系统硬件

　　本系统的硬件由多块自行开发的数字信号处理(DSP)板卡组成，主要提供对本地和远程视频监控的硬件支持。每块DSP板卡包括：基于TMS320DM642(TI多媒体数字信号处理DSP芯片，下文简称DM642)核心处理模块，外设存储器模块，总线控制模块，模拟视频输入模块，PCI模块。系统硬件框图如图1。

　　系统软件

　　·DSP端软件

　　DSP板卡运行多通道的智能监控算法，算法以库形式提供。软件构架则以算法库为核心、DSP/BIOS[6]和RF5[7]为框架进行构建。DSP/BIOS是TI公司提出的高度优化、可裁剪的DSP实时操作系统内核，提供了抢占式的线程调度，内存管理，外设管理和可视化的调试工具等特性。RF5是一种基于DSP/BIOS的DSP软件框架，提供了内存管理策略，线程模型，通道封装和算法管理。一台服务器主机中可以安装5张独立的DSP板卡。