陶 然

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510700）

0 引 言

隨著科技水平的提高，無人化、智能化技術(shù)的發(fā)展，為人類社會帶來便利的同時，也為破壞分子提供了新的手段，僅僅依靠人的感知能力已經(jīng)難以適應(yīng)新形勢下的危險快速感知、判斷和處置需求[1]。采用以視覺為主的感知設(shè)備和人工智能技術(shù)，可對目標(biāo)進行全區(qū)域、全天時的實時感知、識別和危險預(yù)警。本文研究設(shè)計一種基于英偉達(dá)平臺的多目標(biāo)識別裝置，可以實現(xiàn)無人監(jiān)控。系統(tǒng)的體積小，攜帶方便，在銀行、工廠車間、大型商場超市、住宅社區(qū)、銀行和醫(yī)院監(jiān)控、高度危險場合、極端惡劣的環(huán)境中均可以應(yīng)用[2]。

1 系統(tǒng)組成

基于英偉達(dá)平臺的多目標(biāo)自動識別系統(tǒng)采用封閉式設(shè)計，整個設(shè)備配置含電源系統(tǒng)、計算處理單元、單片機單元、定位單元、近程通信、電機單元、外部接口單元，各單元之間通過可鎖緊的連接器互連，并減少內(nèi)線纜使用數(shù)量，提高產(chǎn)品的可靠性和可維護性。圖1為系統(tǒng)的組成圖。

系統(tǒng)共搭載了6個星光相機，形成360°的視野范圍，形狀為正六邊形，相機視野范圍重疊區(qū)域為19°，俯視視野范圍示意如圖2所示。

2 分系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電源系統(tǒng)

本系統(tǒng)的各用電設(shè)備的電壓規(guī)格共分為4種，分別為24 V DC、12 V DC、5 V DC、3.3 V DC，輸入電壓為24 Vdc，經(jīng)降壓模塊降壓為12 V DC，然后由AMS1117芯片進行電壓轉(zhuǎn)換后分別為5 V DC和3.3 V DC直流電源，接到各用電設(shè)備[3]。

2.2 計算處理單元

計算處理單元為本系統(tǒng)的核心，包括4個Jetson Xavier NX和6個500萬星光級攝像頭，同時提供大容量數(shù)據(jù)存儲、高性能數(shù)據(jù)計算和為定位單元和近程通信供電，為系統(tǒng)應(yīng)用自主可控軟硬支撐環(huán)境。計算處理單元組合圖及互聯(lián)關(guān)系如圖3所示。

從圖3可知，4個Jetson Xavier NX和6個500萬星光級攝像頭均通過交換機互聯(lián)，其中一個Jetson Xavier NX作為主設(shè)備同時還具備給近程通信供電，與定位單元進行數(shù)據(jù)交換，并且通過HDMI延長器發(fā)射端與最長50 m外的距離進行高清視頻傳輸?shù)墓ぷ?。主要設(shè)備如表1所示。

表1 計算處理單元設(shè)備選型

2.3 單片機單元

單片機單元是基于ARM STM32F4的MCU設(shè)計，主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的控制工作[4]。具體的控制工作有：（1）指示燈管理控制，在不同的場景下，顯示不同的顏色，實現(xiàn)危險目標(biāo)預(yù)警功能；（2）按鍵管理控制，通過I/O口實現(xiàn)開關(guān)設(shè)備，復(fù)位，調(diào)整攝像頭的俯仰角度等功能；（3）上下電時序管理，通過I/O口控制繼電器設(shè)備，控制關(guān)鍵部件的上下電時序功能，上電時序如圖4所示。

2.4 多攝像頭一致性

由于系統(tǒng)采用6個星光級攝像頭排布于空間不同位置，朝著不同方向拍攝，并且每個星光級攝像頭光學(xué)特性及所處方向角度、所處場景、拍攝對象不一致，每個攝像頭內(nèi)部集成的自動調(diào)整模塊自動調(diào)整成像參數(shù)，因此會使相鄰攝像頭重合區(qū)畫面過度不自然，無法還原場景，所以本系統(tǒng)在6個星光級攝像頭的亮度的均衡化，色度的均衡化均做了仔細(xì)考量，首先設(shè)置6個星光級攝像頭的CIS控制寄存器參數(shù)默認(rèn)值，其次獲取6路CIS和ISP寄存器的當(dāng)前狀態(tài)信息，最后分析6路CIS和ISP寄存器信息，利用亮度、色度一致性準(zhǔn)則，調(diào)整自定義分割區(qū)寄存器的值，實時更新CIS和ISP寄存器信息，利用圖像直方圖匹配和CIS成像子區(qū)域的均值方差，確保相鄰攝像頭的圖像亮度、色度達(dá)到視覺無差異，從而實現(xiàn)6個星光級攝像頭成像效果的一致性[5]。

3 裝置的性能測試

該裝置的程序設(shè)計包括3個部分。第一部分是初始化單片機、計算處理單元和所有外圍電路，主要完成時鐘頻率和工作模式的配置；第二部分是主循環(huán)；第三部分是中斷服務(wù)程序。

系統(tǒng)的硬件測試是測試裝置的各個器件的穩(wěn)定性和可靠性，主要檢查電路的連接是否正確，當(dāng)給系統(tǒng)加電后，系統(tǒng)能否正常工作；檢測電源電壓；當(dāng)給系統(tǒng)加電以后，按照裝置的各技術(shù)指標(biāo)，檢查輸出電壓的數(shù)據(jù)；檢測各個器件：檢測各個器件的接口，檢查各個電源與地和引腳之間的連線正確與否。

4 結(jié) 論

本文介紹了一種基于英偉達(dá)平臺的多目標(biāo)識別裝置。該監(jiān)控裝置主要由電源系統(tǒng)、計算處理單元、單片機單元等部分組成。對該裝置中的主要技術(shù)進行了分析，論述了該裝置軟件的程序設(shè)計思想。經(jīng)過試驗測試，該裝置可以達(dá)到監(jiān)控的基本要求，證明了設(shè)計的有效性。