图象检测在许多领域有着广泛的应用，目前早已安装上的图象检测系统大概60%承袭初期的摄像头加电视和录象带，并采用有线模拟视频传输技术构成。这些方案存在图象质量低、录像带不易保管、资源容易删改、录像机磁鼓寿命短、需专人看管换带、数据的储存量大、查询取证检索和图象压缩后期处理困难等难点。另一方面，有线模拟视频检测存在无线联网、只能以点对点的形式监视现场、布线工程量极大、对距离非常敏感、不能为远程实时检测和中心联网检测提供可扩充性等技术性缺陷。本文提出一种采用FPGA和CMOS数字传感实现后端数据采集、利用单片机进行图象鉴定和压缩、通过以太网控制器实现图象数据传输的图象检测系统。该系统除了实现了图象讯号数据采集，但是数据传输速率和稳定性高；除了灵活性好、成本低，并且具有网路化、智能化等优点。
1系统组成和工作原理
整个图像检测系统采用C/S构架，由本地服务器和多台智能图象采集后端组成分布式网路检测系统。本地服务器和图象采集后端在实现时使用的是自成局域网的方案，采用UDP传输合同和分时轮循管理模式。顾客端采集数据，本地服务器处理数据和发送数据。本地服务器之间通过广域网联接，采用FTP传输合同。系统网路联接如图1所示。
嵌入式CPU对采集来的数据进行识别处理，并将有效的图象数据通过以太网卡控制器发送到本地服务器，本地服务器进行图象处理或显示，并向各个终端发送控制信息。同时，本地服务器还决定是否处理过的数据发送到广域网上。
2图象采集传输系统
图象采集传输系统后端采集图象讯号，并将它转化为数字讯号，由CPU将这种图象数据通过网路上传到服务器，以供服务器进行图象处理或显示等。同时，服务器也通过网路同图象采集后端发送控制讯号、显示信息，向终端查询设备状态、设备信息以及发布网路的辅助合同数据包等。图象采集传输系统包括图象采集储存模块、输入输出模块、电源设计模块、通信模块、红外测量和有效图象辨识模块以及其它的附属单元。
2．1图象采集储存模块
系统的图象传感选择的是CMOS型高码率、高速率彩色图象传感OV7620。假如用CPU直接从CMOS芯片中采集数据，CPU的速率跟不上c语言实现图像处理，存在着高速外设与低速CPU之间不匹配的问题，因而用FPGA实现图象传感和CPU之间的速率匹配，如图2所示。FPGA内部可以分为显存分配、产生SRAM的读写时序和地址、为网卡和CMOS提供位宽、键盘扩充、产生LCD的控制时序等几部份以及其它附属模块。
FPGA按照CPU的读寄信号和CMOS的输出讯号形成缓存的读写时序和地址讯号。当一帧图象采集完成时，FPGA向CPU发出一个申请讯号，表示缓存上面有一帧数据可以进行读取。假如CPU不应答，表示这帧数据可以扔掉。这时FPGA重新按照CMOS图象传感的输出讯号向缓存输送一帧数据，这么循环。假如CPU给出应答讯号，FPGA停止向缓存输送数据，等待CPU发送读讯号。当CPU发出读讯号时，FPGA把CPU的读讯号转化为显存的读讯号。即FPGA首先按照CMOS的输出数据转化为显存的读讯号。
2．2人机界面设计
按键采用4×4矩阵按键，键的功能定义分为数字键和功能键，数字键为0～9，系统的功能键主要有CLR（去除键）、OK（确认键）、MENU（主菜单键）、上翻键、下翻键、查年系统IP地址键。液晶显示器选用信利公司的产品，其帧率为128×32点阵。人机界面插口如图3所示。
图3人机界面插口
2．3红外测量和图象辨识模块
红外测量和有效图象辨识模块的作用是减少网路的负载，使在实际网路中传输的任何连续两帧图象数据不会重复。采用嵌入式CPU进行图象的模式辨识，判定连续两帧图象是否有变化。其电路如图4所示。
2．4RS422通讯模块
为了使图象采集后端和其它设备才能进行网际互联c语言实现图像处理，系统挂接了一套全双工总线式RS422并口通信模式插口电路，满足了传输速度不太高、传输距离远的要求。在实际传输中系统选用的码率为19200，多机通信模式，一帧数据宽度为11位。
3嵌入式系统
以太网控制器DM90089008F的数据总线是与系统CPU的数据总线直接相连的，通过红外测量的方法判定图象是否有效。为了提升图象数据的导出速率，系统使用的图象数据由高速缓存直接导出DM90089008F的环行缓冲区。图象数据不经过CPU，CPU只形成UDP数据报的报文格式信息：报头、目的地址、本机地址等。这些模式的优点是节约了CPU的时间，同时使数据流向变得简单明了。假如通过算法判定图象是否有效，CPU必须实时估算当前帧的图象并判定其是否和前几帧图象的变化程度一致，这时CPU应形成UDP数据报的所有数据。这样即使增强了判定图象是否有变化的确切率，但浪费了CPU的时间。采用FPGA来形成地址总线的低五位是为了选择网卡内部的工作寄存器。其框图如图5所示。
4系统软件设计
系统软件包括单片机应用软件、服务器管理软件以及它们之间的通信合同。单片机软件采用C51和汇编语言联合编撰的形式，由主程序、键盘扫描程序、配置CMOS参数子程序、网卡读取数据模块、数据包处理模块、数据包发送模块等组成。单片机主程序流程图如图6所示。单片机的嵌入式软件主要包括网卡控制器TCP/IP软件的实现、键盘辨识、液晶驱动的编撰、对图象的读写和估算处理、配置CMOS参数、RS422串行通信软件的编撰以及与服务器之间合同的实现等部份。
服务器软件主要读取图象数据和下发扫描指令及控制信息。为了调试便捷，服务器管理软件采用Delphi编撰。Delphi4.0以上的版本都支持两种组件，即ClientSocket和ServerSocket，这是对Winsocket进行细分的结果。它们分别作为顾客端和服务器端的组件。通过这两种组件之间的通讯。再加上辅助的应用程序代码，就可以实现通讯。
智能化、网络化、数字化图象检测系统早已是国外外发展的趋势。实验证明：该系统除了实现了图象数据等大容量信息的网路传统递。并且也完成了上位机对终端的控制、信息获取及图象采集后端对上位机的数据上传、信息回复等一套完整灵活的单向通信合同的实现。在图象采集的设计中，借助FPGA技术较好地解决了高速外设与低速CPU之间不匹配的问题，使图象采集可以在8位嵌入式系统中实现。图象采集传输系统采用了一种高速数据传输方法——以太网，使系统的传输速度高且稳定可靠。红外测量和有效图象辨识模式优先图象，减少了网路传输的负荷，使整套系统传输效率更高。
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