利用可编程逻辑实现高性能的罪犯抓捕系统

图2：自动追踪系统的架构

　　自动追踪摄像机

　　摄像机的图像处理模块将全方位移动命令传送给FPGA上的系统步进电机控制器。根据这样的命令，步进电机控制器可以产生操作信号脉冲，然后将这些信号发送给每个电机。

　　摄像机的图像捕捉模块将模拟图像信息转换成DE2板上的ITU656标准数字流，并使用该数据流：控制自动追踪摄像机的左、右、上、下操作；支持视像共享系统和JPEG压缩的无线传送；提供车载显示。

　　当警官需要启动摄像机的追踪模式时，只需将摄像机对准目标车辆，并按下DE2板上的一个按键。接着由同样在FPGA上运行的图像处理模块从目标车辆中提取平均颜色，并估计其位置。一旦车辆开始移动，全方位移动摄像机就开始对它进行追踪。该系统每隔30分之一秒就向电机控制器传送一次控制命令，速度是它的关键优势之一。捕获到的图像被存储在USB存储设备中，同时传送给警局命令中心。当然，追踪模式只适用于白天。

　　实时JPEG压缩通常要求高性能DSP芯片或ASSP。在这个情况下，设计团队使用Nios II C到硬件的加速编译器(C2H)执行libjpeg前向离散余弦变换(DCT)函数来满足性能目标要求，而不需要外部处理器或DSP芯片。C2H编译器可以将时间关键的ANSI C函数转换成FPGA中的硬件加速器，从而提升它们的性能。

图3：实现自动追踪系统的原理框图

　　自动语音警告

　　当车辆的自动追踪摄像机开始工作在追踪模式时，会触发自动语音警告功能打开，并向逃跑疑犯发出警告。在DE2板上100MHz的嵌入式处理器用于播放MPEG音频数据的定制指令集。最初回放性能是个问题，但通过在Nios II软核处理器中增加6?位乘法定制指令，设计团队将性能提高了2.5倍。

　　定制的OBD-II接口

　　连接OBD-II的接口不仅贯通了汽车电子设备之间的通信，而且也将诊断工具连接到发动机控制单元(ECU)，实现汽车维护和监视。SOPC Builder UART组件连接到OBD-II接口，用于收集车辆行驶速度、燃油状态和车辆故障状态等信息。