基于SOPC的列车环境异物入侵监测系统研究

2 视频图像采集处理模块设计
采集模块是整个系统非常重要的组成部分，采集质量的好坏将直接影响整个系统的识别效果。本系统视频A／D转换器选用ADV7181B，它能够自动检测和转化标准的NTSC、PAL和SECAM制的模拟电视基带复合信号，输出4：2：2的符合ITU-R656(国际电信联盟的视频标准)标准的16位／8位复合视频数据，支持6路模拟视频信号的输入。ADV7l81B通过I2C总线实现配置，同时能输出行、场同步信号。ADV718lB输出的数字视频数据通过8位总线TDDATA传输给FPGA。FPGA经视频解码模块在视频数据中识别出有效数据，再根据系统对图像精度的要求进行处理，生成三种数据图像，分别有RGB彩色图像、灰度图像和二值化图像，最后将图像传送到缓存FIFO中，输出到NiosⅡCPU。最后由处理器控制将视频数据写到SDRAM中。图2是视频采集处理模块框图，其中，彩色图、灰度图、二值化图的数据量之比是384：128：1，可根据实际视频图像的需要，选择不同数据量的图像。

系统内各模块功能简要描述如下：
1)ITU-R656解码模块接收从视频A／D转换器ADV7181B送来的数字视频流，然后对数字视频流进行解码，产生YUV3路视频信号，识别出行、场同步信号。
2)3个视频缓存模块系统各设计一个FIFO，根据视频数据的大小，缓冲深度各不相同，用于视频数据的缓存。其中FIFO是使用Altera提供的可参数化宏功能模块和LPM函数进行设计，具体是通过Mega Wizard Plug-In Manager的GUI向导实现。
3)I2C配置模块通过I2C总线对ADV7181B进行初始化配置，选择产生的数字视频格式等。
4)色彩空间转换模块完成色彩空间由YUV到RGB的转换，使视频数据适合在VGA显示。色彩空间由YUV到RGB的转换按以下转化公式编写相应的硬件描述语言。
R=1．0Y+O+1．402(Cr-128)
G=1．0Y-0．344 13(Cb-128)-0．714 14(V-128)
B=1．OY+1．772(Cb-128)