CN105872485A - 用于智能交通的基于fpga图像压缩传输装置及方法 - Google Patents

用于智能交通的基于fpga图像压缩传输装置及方法 Download PDF

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刘紫燕
吴俊熊
毛攀
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置及方法，它包括摄像头，摄像头与第一FPGA控制模块导线连接，第一FPGA控制模块与无线通信模块导线连接，无线通信模块与第二FPGA控制模块无线连接，第二FPGA控制模块与SDRAM导线连接，第二FPGA控制模块与监控显示器导线连接；发明利用嵌入式图像处理技术来实现对交通状况的图像采集处理，具有开发周期短、成本低、操作简单、体积小等优点，非常适合作为智能交通管理的图像压缩传输系统装置使用，解决了现有技术抓拍超速车辆图像数据量大，采样率要求高，数据传输效率低，占用频谱资源高，硬件设备能耗高以及成本昂贵等问题。

Description

用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置及方法
技术领域
本发明涉及智能交通管理领域，尤其涉及一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置及方法。
背景技术
根据公安部交管局发布数据显示，截止2015年底，全国机动车保有量达2.97亿辆。交通问题已成为城市管理工作的热点问题，影响着市民出行效率和安全。特别是在高速公路上，随着车流量逐年增加，车辆超速现象日趋严重，大部分交通事故都是由超速行驶引起的，因此，为了有效应对车辆超速违章行驶行为，对车辆进行远程视频图像监控十分重要，但目前图像压缩编码标准是基于奈奎斯特采样定理的，要求采样率必须不小于信号带宽的两倍，且原始图像数据量相当大，这对传输速率和传输介质提出了更高的要求，另外，先采用传统的奈奎斯特定理进行采样然后再压缩的方式，易造成频谱资源和硬件设备的极大浪费，给传输及存储带来不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置及方法，以解决现有技术超速车辆图像信息量大，采样率要求高，数据传输效率低，占用频谱资源高，硬件设备能耗高以及成本昂贵等技术问题。
本发明技术方案：
一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，它包括摄像头，摄像头与第一FPGA控制模块导线连接，第一FPGA控制模块与无线通信模块导线连接，无线通信模块与第二FPGA控制模块无线连接，第二FPGA控制模块与SDRAM导线连接，第二FPGA控制模块与监控显示器导线连接。
无线通信模块为GPRS无线通讯模块。
摄像头为CMOS图像传感器。
第一FPGA控制模块包括I2C配置模块和图像采集模块，图像采集模块输入端与摄像头连接，图像采集模块与第一图像格式转换模块连接，图像格式转换模块与压缩感知模块连接，压缩感知模块包括稀疏变换单元，稀疏变换单元与投影观测单元连接。
第二FPGA控制模块包括图像重构模块，图像重构模块与第二图像格式转换模块连接，图像格式转换模块与SDRAM控制器连接，SDRAM控制器与VGA控制器连接。
一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置的图像传输方法，它包括：
步骤1、通过第一FPGA控制模块的图像采集模块采集摄像头的图像信息；
步骤2、将图像采集模块采集的图像信息经过图像格式转换模块进行转换；
步骤3、将格式转换后的图像信息通过压缩感知模块进行压缩；
步骤4、将压缩后的图像信息通过无线通信模块发送至接收端的第二FPGA控制模块；
步骤5、第二FPGA控制模块的图像重构模块对图像信息进行重构；
步骤6、将重构后的图像信息通过第二FPGA控制模块的第二图像格式转换模块进行格式转换；
步骤7、将格式转换后的图像信息存储到SDRAM存储器；
步骤8、SDRAM控制器将SDRAM存储器内存储的信息送至监控显示器进行显示。
本发明的有益效果：
本发明通过CMOS图像传感器读取超速车辆图像信息，将图像送至第一FPGA控制模块后，第一FPGA控制模块经过图像格式转换后，进行图像压缩，将压缩后的图像信息通过无线通信模块送至第二FPGA控制模块，利用第二FPGA控制模块对压缩后的图像进行恢复，将恢复后图像的经过图像格式转换后存储在SDRAM存储器中，第二FPGA控制模块的VGA控制器通过多端口SDRAM控制器读取SDRAM存储器内的图像信息，将抓拍的超速车辆图像信息显示在监控显示器；与现有系统相比，本发明的优点在于：该系统利用压缩感知技术，突破奈奎斯特定理的限制，对信号中的信息直接采样，实现对高分辨率信号的低采样，能够节省频谱带宽资源，降低硬件设备成本，提高图像数据传输效率，另外，本发明利用嵌入式图像处理技术来实现对交通状况的图像采集处理，具有开发周期短、成本低、操作简单、体积小等优点，非常适合作为智能交通管理的图像压缩传输系统装置使用，解决了现有技术抓拍超速车辆图像数据量大，采样率要求高，数据传输效率低，占用频谱资源高，硬件设备能耗高以及成本昂贵等问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明第一FPGA控制模块功能示意图；
图3为本发明第二FPGA控制模块功能示意图。
具体实施方式
一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，它包括摄像头，摄像头与第一FPGA控制模块导线连接，第一FPGA控制模块与无线通信模块导线连接，无线通信模块与第二FPGA控制模块无线连接，第二FPGA控制模块与SDRAM导线连接，第二FPGA控制模块与监控显示器导线连接。
无线通信模块为GPRS无线通讯模块。
摄像头为CMOS图像传感器。
第一FPGA控制模块包括I2C配置模块和图像采集模块，图像采集模块输入端与摄像头连接，图像采集模块与第一图像格式转换模块连接，图像格式转换模块与压缩感知模块连接，压缩感知模块包括稀疏变换单元，稀疏变换单元与投影观测单元连接。
I2C配置模块主要实现对摄像头的参数进行配置。
第二FPGA控制模块包括图像重构模块，图像重构模块与第二图像格式转换模块连接，图像格式转换模块与SDRAM控制器连接，SDRAM控制器与VGA控制器连接。
一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置的图像传输方法，它包括：
步骤1、通过第一FPGA控制模块的图像采集模块采集摄像头的图像信息；
步骤2、将图像采集模块采集的图像信息经过图像格式转换模块进行转换；
步骤3、将格式转换后的图像信息通过压缩感知模块进行压缩；
步骤4、将压缩后的图像信息通过无线通信模块发送至接收端的第二FPGA控制模块；
步骤5、第二FPGA控制模块的图像重构模块对图像信息进行重构；
步骤6、将重构后的图像信息通过第二FPGA控制模块的第二图像格式转换模块进行格式转换；
步骤7、将格式转换后的图像信息存储到SDRAM存储器；
步骤8、SDRAM控制器将SDRAM存储器内存储的信息送至监控显示器进行显示。

Claims (6)

1.一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，它包括摄像头，其特征在于：摄像头与第一FPGA控制模块导线连接，第一FPGA控制模块与无线通信模块导线连接，无线通信模块与第二FPGA控制模块无线连接，第二FPGA控制模块与SDRAM导线连接，第二FPGA控制模块与监控显示器导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，其特征在于：无线通信模块为GPRS无线通讯模块。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，其特征在于：摄像头为CMOS图像传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，其特征在于：第一FPGA控制模块包括I2C配置模块和图像采集模块，图像采集模块输入端与摄像头连接，图像采集模块与第一图像格式转换模块连接，图像格式转换模块与压缩感知模块连接，压缩感知模块包括稀疏变换单元，稀疏变换单元与投影观测单元连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置，其特征在于：第二FPGA控制模块包括图像重构模块，图像重构模块与第二图像格式转换模块连接，图像格式转换模块与SDRAM控制器连接，SDRAM控制器与VGA控制器连接。
6.如权利要求1-5所述的一种用于智能交通的基于FPGA图像压缩传输装置的图像传输方法，它包括：
步骤1、通过第一FPGA控制模块的图像采集模块采集摄像头的图像信息；
步骤2、将图像采集模块采集的图像信息经过图像格式转换模块进行转换；
步骤3、将格式转换后的图像信息通过压缩感知模块进行压缩；
步骤4、将压缩后的图像信息通过无线通信模块发送至接收端的第二FPGA控制模块；
步骤5、第二FPGA控制模块的图像重构模块对图像信息进行重构；
步骤6、将重构后的图像信息通过第二FPGA控制模块的第二图像格式转换模块进行格式转换；
步骤7、将格式转换后的图像信息存储到SDRAM存储器；
步骤8、SDRAM控制器将SDRAM存储器内存储的信息送至监控显示器进行显示。
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