基于Zynq‑7000的图像监控系统

摘要

本发明公开了基于Zynq‑7000的图像监控系统，包括安森美图像传感器，采集图像视频信息并将信息通过FMC子板上传给Zedboard开发板，Zedboard开发板的HDMI_IN接口从FMC子板上获取图像数据，通过VTC模块检测视频数据的行场信号，并根据行场信号判断图像的分辨率，通过TPG模块将图像传输给DVI2AXI模块，DVI2AXI模块将TPG模块输出的图像转换为满足AXI_Stream接口协议的数据格式，并通过AXI_Stream接口协议传输至CRESMAPLE模块，完成YUV数据格式的转换，接着将YUV数据由YUV2RGB模块转换成RGB数据格式，再通过Video DMA IP核将图像数据传送至存储器中供滤波处理，利用M‑JPEG对图像进行压缩编码后，再经过Web服务器发送至浏览器。本发明具有内部数据总线速度快，高性能的处理器用于清晰图像处理，高性能的Web服务器，处理和响应速度快等优点。

主权项

基于Zynq‑7000的图像监控系统，其特征是，包括安森美图像传感器，所述安森美图像传感器采集图像视频信息并将信息通过FMC子板上传给基于Zynq‑7000的Zedboard开发板，所述Zedboard开发板上集成双核ARM Cortex‑A9处理器的处理系统Processing System和Xilinx可编程逻辑Programmable Logic；所述Zedboard开发板的HDMI_IN接口从FMC子板上获取图像数据，通过VTC模块检测视频数据的行场信号，并根据行场信号判断图像的分辨率，通过TPG模块将图像传输给DVI2AXI模块，所述DVI2AXI模块将TPG模块输出的图像转换为满足AXI_Stream接口协议的数据格式，并通过AXI_Stream接口协议传输至CRESMAPLE模块，完成YUV数据格式的转换，接着将YUV数据由YUV2RGB模块转换成RGB数据格式，当完成数据转换后，再通过Video DMA IP核将图像数据传送至存储器中供滤波处理，滤波处理完成后的图像或者不需要滤波的图像，通过LogicCVC IP核输出至HDMI/DVI接口芯片完成显示，利用M‑JPEG对图像进行压缩编码后，再经过Web服务器发送至浏览器；所述通过TPG模块将图像传输给DVI2AXI模块，如果有外部图像输入，则将外部图像采集后输出至DVI2AXI模块；如果没有外部图像输入，则自行产生1080P的测试图像输出至DVI2AXI模块；所述Zedboard开发板上配备了LPC FMC插槽，所述LPC FMC插槽与FMC子板连接，所述LPC FMC插槽与HDMI_IN接口连接；所述双核ARM Cortex‑A9处理器的处理系统Processing System与Xilinx可编程逻辑Programmable Logic之间的连接接口为三个AXI Interconnect互联矩阵，其中一个AXI Interconnect互联矩阵接到AXI_GP端口，另外两个AXI Interconnect互联矩阵接到AXI_HP接口；所述接到AXI_GP端口的AXI Interconnect互联矩阵会通过AXI Lite连接到所有硬件外设，作为双核ARM Cortex‑A9处理器的处理系统Processing System访问外设寄存器的通道；所述另外两个AXI Interconnect互联矩阵分别是视频输入输出硬件模块，通过AXI_HP访问存储器设备，以及图像硬件Sobel滤波硬件模块，通过AXI_HP访问存储器的连接；所述滤波处理，如果上层指令为软件滤波，则双核ARM Cortex‑A9处理器的处理系统Processing System从内存中读取图像数据完成滤波后在存储回内存中；如果上层指令为硬件滤波，则Xilinx可编程逻辑Programmable Logic中的硬件Sobel滤波模块通过AXI Interconnect→AXI_HP从DDR3存储器中获得图像数据，完成滤波处理后，再存储回DDR3存储器中；所述Web服务器包括认证模块，所述认证模块接收浏览器的连接请求，并与请求处理模块建立连接关系，所述请求处理模块包括处理选择模块，所述处理选择模块接收浏览器的HTTP请求，如果是动态请求就利用CGI动态处理模块进行处理，先调用消息头处理模块的函数处理请求，初始化并填写CGI环境变量，然后执行CGI函数，等待执行结果，最后根据CGI规范解析返回的结果，生成响应信息，填写在相应结构中，返回给处理选择模块，返回给浏览器；如果是静态请求就利用静态页面处理模块进行处理，根据已解析的HTTP请求，首先调用消息头处理模块的函数处理请求，然后查询内存中的静态页面镜像，并生成相应信息，填写在相应结构体重，返回给处理选择模块，返回给浏览器；利用Zynq中FPGA部分完成高速视频的预处理，所述预处理包括膨胀、腐蚀、白平衡、滤波和多路视频的拼接，而ARM负责操作系统运行、控制及运算；图像采集和Web服务器相结合，减少图像传输到Web服务器的时间，用户发送请求到Web服务器，从内部总线获取到图像信息。