基于Cortex-M3处理器的交通监控图像处理系统的设计与应用*

杨 磊

(安徽职业技术学院汽车工程学院 安徽合肥 230000)

1 引言

随着汽车进入到千家万户，每年汽车的增加量还在继续快速递增，针对现有的交通情况造成了一定的压力，时常出现很多交通事故，无法正确判断责任问题。交通监控处理系统对监控视频图像的处理能力也有待提高。智能的交通监控系统，在硬件方面如何提高，使用最新的控制器，在软件方面如何优化程序，如何有机的结合图像处理，快速识别车牌等，都是急需解决的问题[1]。

文章将通过设计最新的硬件和程序设计，模拟交通监控对图像中车牌的识别和处理。

2 软硬件设计

2.1整体框架设计

STM32F103RCT6单片机核心板接口电路下图1所示。

图1 交通图像处理系统框架

图1是基于STM32F103RCT6的图像处理系统框架图，文章选取了STM32F103RCT6作为核心控制器，采用了OV7670带有FIFO功能，能够直接与控制器连接，程序执行时需要为FIFO进行设置，并通过PAx和PCx部分引脚与CPU通信。液晶显示器采用了TFT的2.8英寸显示屏，通过PBx和PCx部分引脚进行数据传输；CPU通过控制CS、RS、WR、SD等功能引脚控制显示屏；通过KEY按键可对存储的内容进行查看。同时系统实验电路板配置了LED指示灯和蜂鸣器。由于某些器件供电电源差异，设计时添加了3.3v和5v电源[2]。

2.2 各模块电路设计

通过表1模块参数和型号，来具体了解文章选用的器件，针对文章设计的目标是交通图像的处理，对比现有市场的器材情况和现有参考文献的描述，选用情况如表1所示。

表1 模块参数和型号

图2 是STM32F103RCT6控制器，图中为部分设计的引脚电路原理图，用于表示连接器件。

图2 STM32F103RCT6控制器

OV7670目前可以增设FIFO的功能，通过此办法来起到相对缓冲的作用，使得MCU在数据以及图的处理过程中不妨碍处理的速度问题，解决了较慢的问题。[3]

由此这个模块中的就包含了感光芯片，同时还可以提供不同需求的电源电压，例如有多个3.3V电压引脚和多个接地引脚供使用。还具有多个编程的命令数据等引脚，能够进行使能、读取、复位、行和纵等设置，例如PA.x、PC.x等系列引脚可供使用。详见表2。

具有：感光阵列640X480；IO电压2.5V to 3.0V；功耗工作60mW/15fpsVGAYUV；输出格式(8位)? YUV/YCbCr4：2：2 RGB565/555/444 GRB4：2：2 Raw RGB Data；最大贞率30fps VGA；灵敏度1.3V/(Lux-sec)；信噪比46 dB。表2所示是 OV7670部分引脚定义。

表2 OV7670部分引脚定义

如图3所示,OV7670图像采集模块电路原理图设计了与主控制器连接的引脚信息，例如控制引脚和数据传输引脚。

图3 OV7670图像采集电路

TFT即薄膜场效应晶体管，采用的此种显示模块，包含两个3.3V电源电压，以及CS、RS、读写、复位等功能的设置，同时具有DB.x等多个数据传输设置引脚，使得在编程中更加的方便好用。见图4。

图4 TFT显示屏电路图

这种TFT显示屏目前在市面商用还是比较多的，由于其有着各种各样的优点，显示效果和价格都具有选择优势，使得其被选用。表3为TFT显示屏部分引脚说明。[4]

表3 TFT显示屏部分引脚说明

2.3 程序设计

主程序流程图如图5所示，程序开始，下一步进行时钟初始化，按键的初始化，OV7670引脚初始化。接着是进行存储卡SD卡的检测，检测完成，对摄像头初始化。之后进入车牌识别，摄像头扫描，字符识别是否完毕。如果完毕则进行显示并存储车牌信息，可通过按键查询。若字符识别未完成，继续进行车牌识别，摄像头扫描等操作直到完毕。

图5 主程序流程图

子程序流程图如图6所示，首先进行车牌识别，摄像头扫描，下一步进行高度筛选，即车牌高度；其次，车牌左右边界识别显示，之后对两次识别合理性进行判断。如果合理，则进行区域内二值化处理；若不合理，则继续高度左右边界判断筛选。处理完成进行字符的分割，接着是字符的识别，8个字符是否完全识别完成，完成则显示识别完成，否则继续字符识别。

图6 子程序流程图

3实验分析

硬件实验，通过对整体硬件电路的设计，制作了实验电路板，将程序烧写入控制器，进行模拟实验。图7则是实验过程中使用的虚拟车牌号进行的车牌识别，能够很好的对车牌进行分割，并逐一识别每个字符包括汉字，最终存储在SD卡中，通过按键调用信息并查询。图8则是存储卡识别信息查询，识别结果准确，信息存储完整。实验电路和程序达到了预期的基本效果。

图7 车牌识别

图8 存储卡识别信息查询

4 结语

文章采用STM32F103RCT6芯片作为主控制器，工作频率高，具有512K字节的闪存程序存储器，功耗低等优势。结合OV7670摄像头，增加了FIFO先进先出功能，为图像数据处理带来了很大的便利，解决了数据存储问题及车牌识别效率不高等问题。文章通过实验电路样机进行验证，实验效果基本达到预期，为后续不断提高交通监控图像处理能力打下基础。