人脸检测系统的SoPC设计

摘  要：本文采用Nios Ⅱ软核处理器在FPGA上设计了一种人脸检测系统，对该系统的功能、结构和实现作了较详细的阐述。设计结果表明，该系统体积小，数据处理速度快，保证了很好的实时性。

关键词：人脸检测；FPGA； 软核处理器；片上系统

引言

人脸检测跟踪是计算机视觉中十分重要的研究领域，正受到越来越多的关注。传统基于PC平台的人脸检测跟踪系统体积大，不能满足便携的要求，更不适合露天使用；而采用通用的DSP芯片组成的系统，外围电路较复杂，设计与调试都需要较长的时间，且系统的可扩展性和移植性不好。利用32位Nios Ⅱ软核处理器在FPGA上完成设计，减小了系统的体积，而且在PC上开发的程序可移植到Nios Ⅱ处理器上，实现了片上系统。采用Nios Ⅱ处理器的自定义指令，用硬件实现部分算法，大大提高了数据的处理速度，保证了较好的实时性。在外围电路不变的情况下，通过更新FPGA内部的电路设计，能使系统功能升级和增强。
　　
系统组成及工作原理

人脸检测跟踪系统根据具体应用场合可以定制为不同的功能，而且不同的功能只需要在Nios中写入相应的C语言程序即可，不需要再做硬件板，非常方便。下面介绍一种比较通用的人脸检测跟踪系统。系统的结构如图1所示。

本文设计的人脸检测跟踪系统主要包括三个模块：图像采集模块，人脸检测跟踪模块以及数据通信模块。

图像采集模块

该模块主要包括摄像头和外扩SRAM。本系统采用的图像传感器是OV7620，OV7620是美国OmniVision 公司开发的1/ 3英寸,30 万像素CMOS 彩色图像传感器,该芯片将CMOS 光感应核与外围辅助电路集成在一起,具有可编程控制与视频模/ 数混合输出等功能。该芯片的主要特性有：最大分辨率为664