基于TMS320C6713的人臉識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖中第一行為DATACLK信號(hào)，其為TVP5147芯片提供的數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，第二行為數(shù)據(jù)Y[9…0]，當(dāng)每一行圖像開始之前，會(huì)有4個(gè)SAV信號(hào)，同樣，結(jié)束之后也有4個(gè)EAV信號(hào)，如圖5所示，數(shù)據(jù)是YCbCr格式，每個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)為4個(gè)數(shù)據(jù)組成，一次為Cb，Y，Cr，Y。而由圖5中可以看出AVID信號(hào)為高電平時(shí)，表明當(dāng)前的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。這為CPLD采集有效數(shù)據(jù)提供了參考信號(hào)。同時(shí)TVP5147芯片還輸出FID信號(hào)，該信號(hào)為奇偶場指示信號(hào)。

　　2．2 CPLD讀寫SRAM
　　存儲(chǔ)器選擇了DS1265AB，它是SRAM存儲(chǔ)器，具有存儲(chǔ)速度快的優(yōu)點(diǎn)，并能夠在系統(tǒng)掉電時(shí)保存數(shù)據(jù)10年。DS1265具有1 MB的容量，20根地址線，8根數(shù)據(jù)線，另有WE，OE，CE信號(hào)輸入端。
　　CPLD選用EPM7128具有價(jià)格便宜、計(jì)數(shù)頻率高等優(yōu)點(diǎn)。將存儲(chǔ)器SRAM接到CPLD的IO引腳上，配合時(shí)序便能達(dá)到對SRAM讀寫的要求，原理圖，如圖6所示。

　　編寫CPLD程序使得輸出時(shí)序滿足SRAM的存儲(chǔ)要求，當(dāng)然對于設(shè)計(jì)的具體要求，利用兩片SRAM分別存儲(chǔ)奇偶場的數(shù)據(jù)，SRAM的切換是由奇偶場信號(hào)FID控制多片74HC245實(shí)現(xiàn)的，詳細(xì)過程，如圖7所示。當(dāng)FID處于高電平時(shí)，此時(shí)M1和M4使能，此時(shí)CPLD將地址信號(hào)CPLDaddr輸入SRAM1中，DSP將地址信號(hào)DSPaddr輸入至SRAM2中，同時(shí)M6和M8使能，由圖中可以看出，此時(shí)CPLD正向SRAM1寫入數(shù)據(jù)，而DSP正從SRAM2中讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)M10使能，CPLD的信號(hào)CPLDctl控制SRAM1的讀寫，而DSP的信號(hào)DSPctl控制SRAM2的讀寫，當(dāng)FID轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，正好將SRAM1和SRAM2實(shí)現(xiàn)了交換。以這種方式構(gòu)建的系統(tǒng)，能同時(shí)將視頻的兩場數(shù)據(jù)同時(shí)記錄下來，實(shí)現(xiàn)了CPLD和DSP的有機(jī)結(jié)合。至此CPLD的任務(wù)就是將有效的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對應(yīng)的SRAM中，當(dāng)TVP5147芯片AVID引腳上升沿時(shí)，置地址為初始值00h，即從首地址依次往后寫入。每一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)DATACLK上升沿時(shí)將TVP5147輸出的Y[9…2]存儲(chǔ)到當(dāng)前地址單元，Y0和Y1位舍棄，因?yàn)樗x擇的SRAM數(shù)據(jù)位為8位，當(dāng)放棄Y0和Y1位后，降低了圖像數(shù)據(jù)的精度，但對識(shí)別效果的影響卻很小，然后隨著DATACLK每次上升沿的來臨，CPLD將地址單元加1，這樣實(shí)現(xiàn)每一場數(shù)據(jù)的寫入。當(dāng)切換至另一場數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行的過程相同，只是存儲(chǔ)的對象被74HC245強(qiáng)制更改，如此循環(huán)，便可將每場數(shù)據(jù)記錄下來。

　　2．3 圖像輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為了減輕負(fù)擔(dān)，采用電視監(jiān)控的方法，將小型電視機(jī)通過TI公司的視頻編碼芯片THS8135連接至DSP總線，將得到的YUV數(shù)據(jù)通過THS8135直接輸出至電視AV的視頻接收端，并且通過DSP可以將一些信息顯示到電視屏幕上，這樣使得識(shí)別的過程更加人性化。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)硬件調(diào)試成功后，需要提供一定的軟件算法等，以實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的結(jié)合，在此設(shè)計(jì)中，SRAM是擴(kuò)展在DSP處理器EMIF上的，DSP處理器通過讀信號(hào)的觸發(fā)將有效奇偶場數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)為兩個(gè)一維數(shù)組，以供處理。

　　3．1 DSP的圖像預(yù)處理
　　TVP5147芯片輸出的圖像數(shù)據(jù)并非RGB格式，而是以YUV格式輸出的。需要通過DSP處理器轉(zhuǎn)換成RGB格式，才能進(jìn)行圖像的預(yù)處理，轉(zhuǎn)換公式如式(4)所示

　　DSP將圖像數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存空間，然后對其進(jìn)行運(yùn)算，將得到的RGB分別放到對應(yīng)的存儲(chǔ)單元，并算出灰度值Gray，運(yùn)算公式如式(5)所示

　　將最后得到的灰度值存放到對應(yīng)的數(shù)組當(dāng)中。每張圖片由兩場圖片構(gòu)成，所以完整的圖片分辨率為720×576。但是對于系統(tǒng)本身無需對其每一個(gè)像素都進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以截取其中320×240進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣每場的分辨率為320×120，大大降低了由YUV到灰度圖像預(yù)處理和臉部定位的時(shí)間，提高了系統(tǒng)的性能。
　　3．2 人臉判別流程
　　將得到的320×240的圖片經(jīng)過人臉的檢測后，將截取人臉的部分作為人臉樣本。設(shè)計(jì)時(shí)，人臉的所有樣本都將在顯示器上顯示出來，降低了人臉錯(cuò)誤檢測的可能，一定程度上提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。