1項目概述
　　在圖像采集與處理的過程中，一般來說前端的數(shù)據(jù)處理相對后端來說數(shù)據(jù)量大但是操作相對簡單，如果利用CPU等串行結(jié)構(gòu)的處理器來進行運算的話會大大占用其資源，大大影響了整個圖像采集與處理的時間；而FPGA則與CPU相反，其并行的結(jié)構(gòu)會使圖像處理算法簡單的部分變得十分高效，因此，在圖像采集與預處理過程中涉及到的一些簡單的算法如果利用FPGA來實現(xiàn)的話將會使整個圖像采集與處理的時間大大減少。
　　汽車車牌的定位識別需要對攝像機拍攝的含有汽車車牌的圖片中的車牌的位置信息進行檢測，并將檢測結(jié)果輸出，經(jīng)過這樣的預處理后，圖像中車牌數(shù)據(jù)的獲取就會變得相當省時省力了，處理時間的大大縮短對于對圖像處理時間有嚴格要求的收費卡口以及交通路口來說是求之不得的。
　　2項目任務
　　本項目的主要任務是利用攝像機以及FPGA開發(fā)板，設(shè)計一個可以在交通路口和收費卡口對來往車輛的車牌進行預處理的系統(tǒng)，實現(xiàn)對車輛進行圖像拍攝，并對圖像中的車牌進行識別，輸出車牌在圖片中的位置坐標等信息。
　　3 方案設(shè)計
　　3.1 系統(tǒng)框圖
　　本項目的系統(tǒng)框圖如圖1所示。電源及FPGA的Flash存儲器等未畫出來。
　　CMOS相機通過接口與FPGA內(nèi)部的CMOS傳感器數(shù)據(jù)獲取模塊相連，由數(shù)據(jù)獲取模塊配置相機并發(fā)送控制信號來控制相機采圖。采得的圖是Bayer格式的圖像，為方便圖像的存儲與處理先將其轉(zhuǎn)換為RGB格式的圖像，然后將轉(zhuǎn)換完后的RGB數(shù)據(jù)通過SDRAM控制器存儲到SDRAM中。
　　
　　圖1 系統(tǒng)框圖
　　同時，通過VGA控制器將存儲在SDRAM中的數(shù)據(jù)利用DAC轉(zhuǎn)換為符合VGA格式的模擬信號，然后通過顯示器顯示，這樣就完成了圖像的采集與顯示。通過顯示器顯示是為便于實時了解圖像處理的結(jié)果，易于算法設(shè)計者進行算法的設(shè)計與改進。
　　車牌定位是通過 Image Process模塊實現(xiàn)的，處理完之后將提取的車牌坐標信息輸出，可以通過USB傳輸?shù)絇C，也可以傳輸?shù)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>DSP以進行后續(xù)處理。
　　3.2硬件平臺各部分說明
　　3.2.1 FPGA開發(fā)板
　　本項目基于Nexys?3 Spartan-6 FPGA 開發(fā)板，核心處理器為Xilinx公司的 Spartan-6 FPGA。該項目會用到的板上主要資源為：
　　● Xilinx Spartan6 XC6LX16-CS324
　　● 16Mbyte Micron Cellular RAM
　　● 16Mbyte Micron Parallel PCM
　　● Digilent Adept USB2 port
　　● VHDC expansion connector
　　● 8-bit VGA
　　XC6LX16-CS324是Xilinx公司Spartan-6系列的FPGA，具有豐富的邏輯資源和存儲資源，非常適合進行一些簡單算法的實現(xiàn)。FPGA用于配置與控制Camera，通過Camera采集圖像，獲取Camera輸出圖像數(shù)據(jù)并將其存儲到Cellular RAM，然后對圖像數(shù)據(jù)進行處理。所有圖像處理算法均在FPGA上實現(xiàn)。
　　Cellular RAM是一種PSRAM 設(shè)備，具備類似 SRAM 的架構(gòu)、隱藏的刷新操作和 SRAM 管腳兼容性等特點。此混合內(nèi)存集 SRAM 和 DRAM 的優(yōu)點于一身，兼具低功耗與高速讀寫功能。由于FPGA內(nèi)部存儲空間有限，因此本項目用Cellular RAM緩存圖像，這樣就省去了人工刷新RAM的步驟，大大降低了數(shù)據(jù)存取的復雜度。
　　Digilent USB2 port用于為板卡提供電源，對FPGA進行編程和將車牌坐標信息傳輸?shù)絇C顯示。
　　VHDC connector是為擴展板卡功能而預留的IO口，該項目用此接口連接Camera。
　　8-bit VGA接口用于將處理后的圖像輸出到顯示器，以便直觀的觀察圖像處理的效果。
　　3.2.2 CMOS相機
　　圖像采集部分選用Terasic公司的TRDB-D5M系列彩色攝像頭，該系列攝像頭具有500萬像素，具有2752x2004個總像素，其中有效像素為2592x1944個像素，多余的像素可以避免在進行圖像處理時由于邊緣梯度太大而可能導致的邊緣效應。該系列相機的接口為數(shù)字接口，可以通過這些接口對相機的寄存器進行設(shè)置，從而調(diào)整相機的拍攝模式、焦距以及曝光時間等，可以與FPGA很好的配合，且操作方便、速度較快，相當適合做FPGA圖像處理的圖像獲取設(shè)備。