3.1.1 Khối Motion Detection
Mô tả sơ bộ hoạt động của khối
Thiết kế của khối phát hiện chuyển động đƣợc mô tả nhƣ hình vẽ:
Hình 3.1.1a. Thiết kế khối phát hiện chuyển động (Motion Detection). [1] Camera
Hình 3.1.1b. Bảng mô tả lối vào ra của khối phát hiện chuyển động.
Toàn bộ phần thiết kế khối phát hiện chuyển động dựa trên thuật toán Sigma- Delta sẽ đƣợc mô hình hóa bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL.
Dựa vào các bƣớc mô tả thuật toán Sigma- Delta trong chƣơng 1, mô hình khối phát hiện chuyển động ứng với 4 thuật toán là ƣớc lƣợng Mt (M_estimation), khối tính toán sai khác Ot (O_estimation), khối ƣớc lƣợng Vt (V_update) và khối ƣớc lƣợng chuyển động Êt (E_estimation).
Hình 3.1.1c. Sơ đồ khối bên trong khối phát hiện chuyển động. [1]
Theo [1] Khối ƣớc lƣợng Mt (M_estimation) có đầu vào là giá trị điểm ảnh It
của khung hình hiện tại, khối sử dụng một tín hiệu mảng một chiều đƣợc thiết kế nhƣ Ram có thể vừa đọc vừa ghi trong quá trình xử lý và một số tín hiệu điều khiển cho phép thực hiện quá trình ƣớc lƣợng giá trị cho kết quả đầu ra là Mt và một tín hiệu thống báo sẵn sàng truyền tín hiệu đến khối xử lý tiếp theo (O_estimation).
Khối Ot (O_estimation) có chức năng tính toán sai khác giữa giá trị đầu vào It
và giá trị ƣớc lƣợng Mt, đầu ra của khối gồm tín hiệu sai khác và tín hiệu thông báo đầu ra của khối Ot đã sẵn sàng truyền dữ liệu tối khối tiếp theo (V_estimation).
Khối Vt có chức năng tính toán và cập nhật thông số Vt đặc trƣng cho sự phân tán của điểm ảnh. Khối Vt có thiết kế tƣơng tự nhƣ khối Mt đó là dùng một tín hiệu mảng một chiều để lƣu trữ giá trị tính toán trung gian.
Cuối cùng là khối ƣớc lƣợng chuyển động Êt sẽ nhận dữ liệu đầu ra của khối Ot
và khối Vt để đƣa ra kết luận có sự chuyển động hay không.
Các khối nhỏ sẽ đƣợc kết nối với nhau để thành khối phát hiện chuyển động. Đầu vào của khối gồm: reset, enable, It và đầu ra là kết quả Êt, tín hiệu thông báo sẵn sàng lối ra enable_out và tín hiệu thông báo bắt đầu và kết thúc xử lý một
khung hình SOF_EOF. Tín hiệu reset, enable, clk sẽ đƣợc nối với các tín hiệu tƣơng ứng là m_reset, m_enable, clk của khối M_estimation. Dữ liệu It đƣợc làm trễ hai xung clock đƣợc đƣa tới khối O_estimation cùng với đầu ra của khối M_estimation là out_M. Đầu ra của khối O_estimation đƣa dữ liệu ra out_O tới khối V_update, tín hiệu ready_O đƣợc gán với tín hiệu v_enable. Khối V_update đƣa ƣớc lƣợng Vt và tín hiệu out_O đƣợc làm trễ hai clk đƣa tới khối xử lý E_estimation để đƣa ra kết quả Êt, SOF_EOF, enable_out.
3.1.2 Khối mã hóa
Khối mã hóa có chức năng mã hóa dữ liệu nhận từ khối phát hiện chuyển động, đó chính là tín hiệu của các khung hình liên tiếp đã đƣợc xác định rõ thành phần chuyển động, đồng thời sau một khoảng thời gian nhất định, tín hiệu của toàn bộ khung nền cũng đƣợc truyền tới khối mã hóa này để cập nhật trạng thái của toàn bộ khung nền. Dữ liệu sau khi mã hóa sẽ truyền lên Internet để gửi tới bên nhận.
3.2 Đề xuất ý tƣởng thiết kế khối tái tạo hình ảnh
Với yêu cầu của hệ thống phải đáp ứng thời gian thực, tức là phải xử lý đƣợc tối đa 25 hình/giây trong khi vẫn đảm bảo giá thành thấp. Vậy nên em đã lựa chọn việc thực thi hệ thống trên chip FPGA, sản phẩm của hãng Xilinx, với việc sử dụng vi xử lý mềm Microblaze. Tốc độ tính toán nhanh nhƣng cũng đảm bảo hệ thống thiết kế đơn giản, do đó khối tổng hợp hình ảnh Invert sẽ cần đƣợc mô hình hóa bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL. Mô-đun giải mã (Jpeg decode) dó có nhiều quá trình xử lý ảnh phức tạp nên sẽ đƣợc thiết kế là một phần mềm chạy trên hệ điều hành của vi xử lý Microblaze hoạt động ở tần số 50Hz. Hệ thống sẽ là sự kết hợp của phần cứng tổng hợp hình ảnh và phần mềm giải mã JPEG. Dữ liệu bao gồm tín hiệu sai khác giữa các khung hình và hình nền thu đƣợc từ Ethernet sẽ đƣợc khối giải mã (Jpeg decode) xử lý sau đó gửi dữ liệu cho khối tổng hợp (Invert). Do tín hiệu liên tục đƣợc khối giải mã xử lý và truyền đến khối tổng hợp (Invert) nên cần có cơ chế để gửi và nhận dữ liệu tránh tình trạng mất dữ liệu hoặc khi chƣa tổng hợp xong hình ảnh mà dữ liệu mới đã đƣợc gửi tới. Với lý do đó trên khối tổng hợp (Invert) sẽ có một bộ đệm (FIFO) để nhận dữ liệu trƣớc khi xử lý tổng hợp hình ảnh.