基于DSP的纸币号码识别系统（图）
发布时间:2007/8/23 0:00:00 访问次数:494
作者：郑传琴苑玮琦 汤永华
摘要：给出了一种基于ＤＳＰ的纸币号码识别系统的设计方法。该系统可通过视频解码器ＳＡＡ７１１３将纸币号码图像转换成数字图像，并通过复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ对ＳＡＡ７１１３输出的数字图像进行开窗处理来减小ＤＳＰ的图像数据处理量和存储量。该系统采用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ ５４ｘ系列ＤＳＰ，可实现每秒２５幅号码图像的视频采集速度，因此可为实现具有纸币号码自动识别记录功能的点钞机奠定基础。此外，该系统还提供与ＰＣ机通信的异步串行接口。
关键词：视频解码；DSP；CPLD；异步串口
近年来，钱币、特别是纸币被抢劫事件不断发生，严重影响了社会治安，也使银行在经济上受到严重损失。如果被抢劫的钱币不能在市场上流通，将从一个方面抑制银行抢劫事件的发生。其中一种解决方案就是记录每一捆纸币的号码，并用被抢劫的纸币号码建立一个数据库。与此同时，在货币流通市场提供一种纸币号码自动识别装置，比如说与点钞机结合，将货币号码识别数据与被抢劫号码数据库进行比较，一旦有相同号码出现，便可确认目前流通的钱币为被抢劫的钱币，从而限制其流通，同时也有利于抢劫案件的侦破。另外，由于纸币号码的唯一性，通过识别纸币上的号码，可以帮助识别假币。
目前，国外已有一种验钞打号机，可以对典型的纸币（比如美元、英镑等）进行自动识别和号码打印这种装置的典型识别速度为１张／秒。不过截止目前还没有点钞机附带号码自动识别装置的文献报道。近些年，国内也有一些单位研制开发纸币号码自动识别装置，其中南京航空航天大学开发了一种基于单片机的纸币号码识别系统，利用线阵ＣＣＤ摄像机实现纸币图像的采集，再利用单片机实现号码的定位与识别。该方法的主要问题是难以提高号码的识别速度。此外，哈尔滨工业大学也开发了一种基于ＤＳＰ的纸币号码识别系统，其识别速度为８张／秒，但该速度为在ＰＣ机上的仿真结果，实际样机还没有实现。此外，该系统采用ＣＩＳ（即接触式线型图象传感器）来获得纸币图像信号，因而还存在传感器磨损问题。
针对以上情况，本文给出一种基于ＤＳＰ的新型纸币号码识别系统，该系统利用面阵ＣＣＤ摄像机采集纸币号码图像，每秒可采集２５幅图像，而目前点钞机的点钞速度为每秒十几张左右，从而可以实现与点钞机的配合使用。该系统首先利用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的专业视频解码器ＳＡＡ７１１３实现纸币号码图像的数字化，然后利用ＴＩ公司的数字信号处理器ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１０实现数字纸币号码图像的采集和处理，最后利用ＴＩ公司的异步串行接口芯片ＴＬ１６Ｃ５５０完成整个系统与ＰＣ机之间的通信。
１ 硬件设计原理
这种基于ＤＳＰ的纸币号码识别系统首先将从面阵ＣＣＤ摄像头摄取的纸币模拟视频图像经专业视频解码芯片转换为数字图像。然后将数字视频信号经先入先出阵列ＦＩＦＯ存入ＤＳＰ的数据空间，以作为后续图像识别的数据来源；视频解码芯片可同时分离出行、场同步信号和像素时钟参考信号，以作为图像缓存模块的控制信号；为了保存和记录号码，经识别后的纸币号码数据存储在快速闪烁存储器ＦＬＡＳＨ中，也可根据需要通过异步串口传送给ＰＣ机。复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ在整个系统中的作用是控制全局逻辑和对采集的纸币图像实现开窗处理。该系统的总体结构框图如图１所示。
２ 图像采集模块的设计
２．１ 视频解码芯片ＳＡＡ７１１３的应用
ＳＡＡ７１１３是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的一种高集成度视频解码芯片，它支持隔行扫描和多种数据输出格式，可通过其Ｉ２Ｃ接口对芯片内部电路进行控制。该芯片具有如下特点：
●支持四路模拟输入，内置信号源选择器。
●有两个模拟预处理通道。
●内置两个模拟抗混叠滤波器。
●两个片内８位视频Ａ／Ｄ转换器。
●行／场同步信号自动检测。
●多种数据输出格式。
对ＳＡＡ７１１３的控制主要包括对输入模拟信号的预处理、色度和亮度的控制，输出数据格式及输出图像同步信号的选择控制等。整个系统对图像的识别处理主要是针对灰度图像进行的，对数字图像数据的采集只需采集图像的灰度值即可。在ＳＡＡ７１１３所提供的多种数据输出格式中，ＲＡＷ格式在８位输出管脚上直接输出与像素时钟相对应的像素灰度值，此种数据格式与其它格式相比对灰度图像的采集将更直接。
ＳＡＡ７１１３的输出控制管脚ＲＴＳ０和ＲＴＳ１是多功能复用管脚，根据不同的系统要求，通过对子地址寄存器ＳＡ１２写入不同的控制字可将两输出管脚配置为
作者：郑传琴苑玮琦 汤永华
摘要：给出了一种基于ＤＳＰ的纸币号码识别系统的设计方法。该系统可通过视频解码器ＳＡＡ７１１３将纸币号码图像转换成数字图像，并通过复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ对ＳＡＡ７１１３输出的数字图像进行开窗处理来减小ＤＳＰ的图像数据处理量和存储量。该系统采用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｃ ５４ｘ系列ＤＳＰ，可实现每秒２５幅号码图像的视频采集速度，因此可为实现具有纸币号码自动识别记录功能的点钞机奠定基础。此外，该系统还提供与ＰＣ机通信的异步串行接口。
关键词：视频解码；DSP；CPLD；异步串口
近年来，钱币、特别是纸币被抢劫事件不断发生，严重影响了社会治安，也使银行在经济上受到严重损失。如果被抢劫的钱币不能在市场上流通，将从一个方面抑制银行抢劫事件的发生。其中一种解决方案就是记录每一捆纸币的号码，并用被抢劫的纸币号码建立一个数据库。与此同时，在货币流通市场提供一种纸币号码自动识别装置，比如说与点钞机结合，将货币号码识别数据与被抢劫号码数据库进行比较，一旦有相同号码出现，便可确认目前流通的钱币为被抢劫的钱币，从而限制其流通，同时也有利于抢劫案件的侦破。另外，由于纸币号码的唯一性，通过识别纸币上的号码，可以帮助识别假币。
目前，国外已有一种验钞打号机，可以对典型的纸币（比如美元、英镑等）进行自动识别和号码打印这种装置的典型识别速度为１张／秒。不过截止目前还没有点钞机附带号码自动识别装置的文献报道。近些年，国内也有一些单位研制开发纸币号码自动识别装置，其中南京航空航天大学开发了一种基于单片机的纸币号码识别系统，利用线阵ＣＣＤ摄像机实现纸币图像的采集，再利用单片机实现号码的定位与识别。该方法的主要问题是难以提高号码的识别速度。此外，哈尔滨工业大学也开发了一种基于ＤＳＰ的纸币号码识别系统，其识别速度为８张／秒，但该速度为在ＰＣ机上的仿真结果，实际样机还没有实现。此外，该系统采用ＣＩＳ（即接触式线型图象传感器）来获得纸币图像信号，因而还存在传感器磨损问题。
针对以上情况，本文给出一种基于ＤＳＰ的新型纸币号码识别系统，该系统利用面阵ＣＣＤ摄像机采集纸币号码图像，每秒可采集２５幅图像，而目前点钞机的点钞速度为每秒十几张左右，从而可以实现与点钞机的配合使用。该系统首先利用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的专业视频解码器ＳＡＡ７１１３实现纸币号码图像的数字化，然后利用ＴＩ公司的数字信号处理器ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１０实现数字纸币号码图像的采集和处理，最后利用ＴＩ公司的异步串行接口芯片ＴＬ１６Ｃ５５０完成整个系统与ＰＣ机之间的通信。
１ 硬件设计原理
这种基于ＤＳＰ的纸币号码识别系统首先将从面阵ＣＣＤ摄像头摄取的纸币模拟视频图像经专业视频解码芯片转换为数字图像。然后将数字视频信号经先入先出阵列ＦＩＦＯ存入ＤＳＰ的数据空间，以作为后续图像识别的数据来源；视频解码芯片可同时分离出行、场同步信号和像素时钟参考信号，以作为图像缓存模块的控制信号；为了保存和记录号码，经识别后的纸币号码数据存储在快速闪烁存储器ＦＬＡＳＨ中，也可根据需要通过异步串口传送给ＰＣ机。复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ在整个系统中的作用是控制全局逻辑和对采集的纸币图像实现开窗处理。该系统的总体结构框图如图１所示。
２ 图像采集模块的设计
２．１ 视频解码芯片ＳＡＡ７１１３的应用
ＳＡＡ７１１３是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的一种高集成度视频解码芯片，它支持隔行扫描和多种数据输出格式，可通过其Ｉ２Ｃ接口对芯片内部电路进行控制。该芯片具有如下特点：
●支持四路模拟输入，内置信号源选择器。
●有两个模拟预处理通道。
●内置两个模拟抗混叠滤波器。
●两个片内８位视频Ａ／Ｄ转换器。
●行／场同步信号自动检测。
●多种数据输出格式。
对ＳＡＡ７１１３的控制主要包括对输入模拟信号的预处理、色度和亮度的控制，输出数据格式及输出图像同步信号的选择控制等。整个系统对图像的识别处理主要是针对灰度图像进行的，对数字图像数据的采集只需采集图像的灰度值即可。在ＳＡＡ７１１３所提供的多种数据输出格式中，ＲＡＷ格式在８位输出管脚上直接输出与像素时钟相对应的像素灰度值，此种数据格式与其它格式相比对灰度图像的采集将更直接。
ＳＡＡ７１１３的输出控制管脚ＲＴＳ０和ＲＴＳ１是多功能复用管脚，根据不同的系统要求，通过对子地址寄存器ＳＡ１２写入不同的控制字可将两输出管脚配置为
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