近年來，隨著城市的發(fā)展，機動車數(shù)量不斷增加，各種交通違章、交通事故也隨之增多。與此同時，由于交通管理機構(gòu)的警力有限，不可能全部依靠人力對所有路段、路口實施全天候、全方位的管理，因此，使用現(xiàn)代化的科學技術(shù)手段來管理交通勢在必行。

選擇合適芯片

確保系統(tǒng)性能

在交通監(jiān)控中，圖像采集和處理是其中的核心技術(shù)之一。最近幾年，隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，數(shù)字圖像技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，尤其是伴隨著近年集成電路設(shè)計技術(shù)和工藝水平的提高，CMOS傳感器的發(fā)展和利用有了質(zhì)的飛躍，其低成本、低耗電以及集成度特性在圖像處理上得到了充分發(fā)揮。

在當前嵌入式視頻應用方面，可以選擇的處理芯片種類較多，它們各有優(yōu)缺點。為了滿足交通監(jiān)控的需要，在選擇處理芯片時，建議還是選擇那些有較強的運算能力、可實現(xiàn)較大尺寸的視頻編解碼，可運行實時操作系統(tǒng)，具備較強的復雜控制功能；產(chǎn)品集成化好，性價比高，具有較強的可編程性，并能適應不同產(chǎn)品開發(fā)周期需求的處理器。

美國德州儀器公司（TI）達芬奇（DaVinci）技術(shù)交通監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)，就比較適合用于具有DSP和ARM的雙核結(jié)構(gòu)，能夠很好地處理ARM與DSP之間協(xié)同工作的問題，同時使ARM與DSP能各自發(fā)揮自己的功能，大幅度提升采集圖像的質(zhì)量輸出，而且便于系統(tǒng)集成和應用開發(fā)。

與其他系統(tǒng)相比，基于達芬奇平臺上的CMOS圖像采集處理系統(tǒng)能夠以較高幀率獲取圖像、進行圖像縮放處理及按比例輸出，且功耗低，可以應用于國內(nèi)不同條件下交通監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要包括圖像采集與處理兩部分，首先由CPLD（復雜可編程邏輯控件）先將CMOS的數(shù)字信號乒乓式存儲到兩片SRAM（靜態(tài)RAM）中，再通過EDMA（增強型直接內(nèi)存存取）的方式交付達芬奇平臺進行處理。

軟硬結(jié)合

保障系統(tǒng)穩(wěn)定

達芬奇技術(shù)集成了DSP可編程數(shù)字信號處理器內(nèi)核以及ARM處理器內(nèi)核的片上系統(tǒng)( SOC )。在此技術(shù)體系中，ARM處理器內(nèi)核運行一般的嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式Linux或WinCE），執(zhí)行系統(tǒng)硬件資源的管理、提供良好的人機交互界面、處理各種數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲等任務。而DSP則用來實現(xiàn)數(shù)字運算算法，完成多媒體數(shù)據(jù)的核心處理任務，如視頻數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮等。通過使用達芬奇技術(shù)較好地處理了ARM與DSP之間協(xié)同工作的問題， 使它們能夠各自發(fā)揮自己功能。該技術(shù)提供了包括數(shù)字視頻評估模塊在內(nèi)的一整套軟件系統(tǒng)、開發(fā)工具等，使利用此項技術(shù)可以高效地開發(fā)出數(shù)字多媒體應用系統(tǒng)。系統(tǒng)原理見圖示。

該系統(tǒng)軟件部分分為：CPLD邏輯控制程序設(shè)計和基于達芬奇平臺的程序設(shè)計。其中，CPLD邏輯控制程序設(shè)計包括整體控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、SRAM讀寫控制模塊；達芬奇平臺程序設(shè)計包括DSP上電自加載程序、DSP初始化程序、ARM的圖形處理程序、I2C串口配置程序和EDMA數(shù)據(jù)傳輸程序。

由于CMOS采用隔行掃描方式，分為奇數(shù)場和偶數(shù)場分別傳輸，數(shù)字化以后仍然保持格式不變，因此在將數(shù)據(jù)保存到SRAM之前，采用雙線性差值算法，可以將奇數(shù)場和偶數(shù)場的數(shù)據(jù)還原成一幅完整的圖像，形成標準的RGB色彩模式，確保后續(xù)系統(tǒng)的采樣讀取。

該套系統(tǒng)圖像處理程序系統(tǒng)初始化模塊實現(xiàn)包括與中斷相關(guān)的初始化、外部存儲器接口初始化及平臺各工作模塊初始化。對CMOS進行相關(guān)寄存器配置時，該系統(tǒng)采用雙向數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL組成的IIC總線技術(shù)，通過集電極開路門以“線與”的方式進行總線連接。

（作者單位：王元達，清華大學-Intel聯(lián)合研究中心；曹洋，中國科學技術(shù)大學自動化系；董淵，清華大學計算機系）

鏈接

交通監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀

美國從上世紀60年代初就開始了對交通監(jiān)控方面的研究。之后，歐洲、日本等也相繼加入了這一行列。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，美國、歐洲、日本已成為世界交通監(jiān)控研究的三大基地。目前，其他一些國家和地區(qū)在這方面的研究規(guī)模也相當大，如澳大利亞、韓國、新加坡、中國香港等?？梢哉f，一個新的交通監(jiān)控產(chǎn)業(yè)正在全球形成，發(fā)展規(guī)模和速度驚人，并逐步向高度智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

目前，交通監(jiān)控系統(tǒng)可分為以下三種：閉路電視監(jiān)控方式，這是最早在高速公路上實現(xiàn)的監(jiān)控手段。利用閉路電視和長延時錄像機進行監(jiān)視和錄像，主要用于收費站。其優(yōu)點是造價比較便宜，缺點是完全人工操作，勞動強度和工作量大；車道收費監(jiān)控方式，車道收費監(jiān)控可對車道出現(xiàn)的異常情況進行圖像捕獲，并實現(xiàn)了直接在車道控制機上進行圖像采集，同時避免了人為因素的干擾，大大提高了捕獲率；道路交通監(jiān)控方式，這是一種比較新的監(jiān)控方式，監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能包括：及時采集交通流、交通環(huán)境和主要交通設(shè)施狀態(tài)的各種信息；對高速公路實現(xiàn)全程、實時、不間斷的監(jiān)控；根據(jù)已掌握的信息，迅速做出有針對性的處理和優(yōu)化控制方案；建立多種信息發(fā)布渠道，為用戶提供信息服務等。

中國對交通數(shù)字化監(jiān)控的研究發(fā)展起步較晚。上世紀70年代以來，先后從國外引進、消化了一些項目，并進行了一些交通監(jiān)控或相關(guān)基礎(chǔ)項目的研究和應用。最初主要是進行城市交通信號控制試驗研究；上世紀80年代中至90年代初，在一些大城市引進和實施了城市交通信號控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了一些高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、高等級公路電子收費系統(tǒng)和路邊信息服務系統(tǒng)；90年代中期以來，我國開始研究交通監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略，并重視交通信息網(wǎng)絡的建設(shè)。但是，由于交通監(jiān)控系統(tǒng)總體投資不足，導致覆蓋面比較狹窄，僅部分公路有相對較好的應用。此外，我國交通監(jiān)控系統(tǒng)的一些圖像處理技術(shù)還不成熟，核心技術(shù)大多還依賴于從國外引進。