基于DSP的紙幣號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)

1、基于dsp的紙幣號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)近年來，錢幣、特殊是紙幣被搶劫大事不斷發(fā)生，嚴(yán)峻影響了社會(huì)治安，也使銀行在經(jīng)濟(jì)上受到了嚴(yán)峻的損失。假如被搶劫的錢幣不能在市場(chǎng)上流通，將從一個(gè)方面抑制銀行搶劫大事的發(fā)生。其中一種解決計(jì)劃是記錄每一捆紙幣的號(hào)碼，將被搶劫的紙幣號(hào)碼建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫。在貨幣流通市場(chǎng)提供一種紙幣號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別裝置，比如說與點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)合，將貨幣號(hào)碼識(shí)別數(shù)據(jù)與被搶劫號(hào)碼數(shù)據(jù)庫比較，一旦有相同號(hào)碼浮現(xiàn)，便可確認(rèn)目前流通的錢幣為被搶劫的錢幣，從而限制其流通，同時(shí)也有利于搶劫案件的偵破。另外，因?yàn)榧垘盘?hào)碼的唯一性，通過識(shí)別紙幣上的號(hào)碼，可以協(xié)助識(shí)別假幣。國外有一種驗(yàn)鈔打號(hào)機(jī)，可以對(duì)典型的紙幣，比如美元、英鎊

2、等舉行自動(dòng)識(shí)別和號(hào)碼打印,這種裝置的典型識(shí)別速度為1張/秒。不過還沒有點(diǎn)鈔機(jī)附帶號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別裝置的文獻(xiàn)報(bào)道。近些年，國內(nèi)也有一些單位研制開發(fā)紙幣號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別裝置，例如南京航空航天高校開發(fā)了一種基于的紙幣號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)，利用線陣ccd實(shí)現(xiàn)紙幣圖象的采集，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)號(hào)碼的定位與識(shí)別。其主要問題是難以提高號(hào)碼的識(shí)別速度。哈爾濱工業(yè)高校開發(fā)了一種基于的紙幣號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)，其識(shí)別速度為8張/秒，但該速度為在pc機(jī)上的結(jié)果，實(shí)際樣機(jī)沒有實(shí)現(xiàn)。此外，該系統(tǒng)采納cis（即接觸式線型圖象）獲得紙幣圖像信號(hào)，存在傳感器磨損問題。針對(duì)以上狀況，本文給出一種基于dsp的紙幣號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)，利用面陣ccd攝象機(jī)采集紙幣號(hào)

3、碼圖象，即每秒采集25幅圖象，而目前的點(diǎn)鈔機(jī)點(diǎn)鈔速度為每秒十幾張左右，從而可以實(shí)現(xiàn)與點(diǎn)鈔機(jī)的協(xié)作用法。該系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：（1）利用philip公司專業(yè)視頻saa7113實(shí)現(xiàn)紙幣號(hào)碼圖像的數(shù)字化；（2）利用ti公司的數(shù)字信號(hào)處理器tms320vc5410實(shí)現(xiàn)數(shù)字紙幣號(hào)碼圖像的采集和處理；（3）利用ti公司的異步串行接口芯片tl16c550完成囫圇系統(tǒng)與pc機(jī)之間的通信。2 硬件設(shè)計(jì)原理基于dsp的紙幣號(hào)碼識(shí)別系統(tǒng)的工作原理：從面陣ccd攝像頭攝取的紙幣模擬視頻圖像，經(jīng)專業(yè)視頻解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。數(shù)字視頻信號(hào)經(jīng)圖像緩存fifo存入dsp的數(shù)據(jù)空間，作為后續(xù)圖像識(shí)別的數(shù)據(jù)來源。視頻解碼器同

4、時(shí)分別出行場(chǎng)同步信號(hào)和象素時(shí)鐘參考信號(hào)，作為圖像緩存模塊的控制信號(hào)。為了保存和記錄號(hào)碼，經(jīng)識(shí)別后的紙幣號(hào)碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在迅速閃耀存儲(chǔ)器flash中，或按照需要通過異步串口傳送給pc機(jī)。復(fù)雜可編程規(guī)律器件在囫圇系統(tǒng)中起到全局規(guī)律控制和對(duì)采集的紙幣圖像實(shí)現(xiàn)開窗處理的作用。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖1所示。3 圖像采集模塊3.1 視頻解碼芯片saa7113在系統(tǒng)中的應(yīng)用saa7113是一種高集成度并且支持隔行掃描、多種數(shù)據(jù)輸出格式的視頻解碼器，內(nèi)置的i2c界面提供了容易的對(duì)芯片內(nèi)部的控制功能。對(duì)saa7113的控制主要包括對(duì)輸入模擬信號(hào)的預(yù)處理、色度和亮度的控制，輸出數(shù)據(jù)格式及輸出圖象同步信號(hào)的挑選控制等。在囫

5、圇系統(tǒng)中對(duì)圖象的識(shí)別處理主要是針對(duì)灰度圖像舉行的，在saa7113所提供的多種數(shù)據(jù)輸出格式中，raw格式在8位輸出管腳上挺直輸出與象素時(shí)鐘相對(duì)應(yīng)的象素灰度值，此種數(shù)據(jù)格式與其它格式相比對(duì)灰度圖像的采集將更挺直。saa7113的輸出rts0和rts1是多功能復(fù)用管腳，通過對(duì)子地址寄存器sa12寫入不同的控制字，可將兩輸出管腳配置為行同步、幀同步、奇偶場(chǎng)同步等不同的信號(hào)。在本系統(tǒng)中將rts0設(shè)置為行同步信號(hào)，rts1設(shè)置為場(chǎng)同步信號(hào)，同時(shí)saa7113還輸出象素時(shí)鐘的同步參考信號(hào)llc。通過i2c協(xié)議對(duì)saa7113的各個(gè)控制寄存器舉行設(shè)置，使其滿足系統(tǒng)要求。因?yàn)閐sp芯片是處理型的器件，它的控制

6、能力比較弱，通用i/o口比較少，而單片機(jī)具有很好的控制功能，因此對(duì)saa7113的初始化工作用法at89c來完成。at89c51單片機(jī)內(nèi)部無硬件i2c總線接口，在此將單片機(jī)的p1.0口設(shè)置為串行數(shù)據(jù)線sda，p1.1設(shè)置為串行時(shí)鐘線scl，通過軟件模擬i2c總線，對(duì)視頻解碼器saa7113舉行初始化，其硬件原理2所示。3.2 用法cpld實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的開窗處理利用象素時(shí)鐘llc2和行同步信號(hào)hs實(shí)現(xiàn)行截取的程序：process(llc2,hs)variable temp: std_logic_vector(10 downto 0);beginif(llc2event and llc2=1) th

7、enif(hs=1 )? then? temp:=temp+1;if(temp80 and temp241)then href=1;else href=0;end if; else href=0;end if; end if;end process;從saa7113輸出的數(shù)字視頻圖像為整幅圖像，可是對(duì)識(shí)別實(shí)用的圖像大小為40x200,為削減圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量和處理量。通過調(diào)節(jié)ccd攝像頭與點(diǎn)鈔機(jī)之間的位置，利用視頻解碼器的行、場(chǎng)同步信號(hào)hs、vs和象素時(shí)鐘參考信號(hào)llc，用法vhdl語言，對(duì)感愛好的圖像區(qū)域舉行開窗處理。詳細(xì)做法為：在場(chǎng)信號(hào)vs為高的期間，對(duì)行信號(hào)hs舉行計(jì)數(shù)， 使感愛好的圖像期

8、間的場(chǎng)信號(hào)輸出為高，在其它區(qū)域其場(chǎng)信號(hào)為低，這樣得到新的場(chǎng)信號(hào)vref。與場(chǎng)截取相類，利用行信號(hào)hs和象素時(shí)鐘llc2，得到新的行信號(hào)href。這樣通過兩個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了圖像的開窗處理。本文給出了對(duì)圖像舉行開窗處理的框圖，并給出了行截取的vhld程序，對(duì)列的截取vhdl程序與行截取相類似。3.3 利用dsp實(shí)現(xiàn)圖像的采集saa7113上電初始化之后將向來處于工作狀態(tài)，其象素時(shí)鐘參考信號(hào)llc為27mhz，為象素時(shí)鐘的二倍，即象素時(shí)鐘為13.5mhz。這么快的時(shí)鐘頻率假如挺直舉行圖像采集的話將浮現(xiàn)數(shù)據(jù)走失的現(xiàn)象。本文采納了先進(jìn)先出陣列fifo作為圖像緩存，將圖像數(shù)據(jù)先存入fifo中，通過dsp讀取

9、fifo中的圖像數(shù)據(jù)，來完成圖像的采集。ccd攝像頭輸出pal制，場(chǎng)頻為50hz的視頻信號(hào)，其行周期為64us，場(chǎng)周期為20ms。在本系統(tǒng)中圖像大小為40x200,通過可看到截取后的場(chǎng)周期為2.56ms，而dsp的讀寫周期為10ns,通過dsp的讀寫程序所需時(shí)光大約為3ms左右，與點(diǎn)鈔機(jī)相銜接，將有充沛的時(shí)光實(shí)現(xiàn)圖像的采集。因?yàn)閒ifo是沒有片選的，對(duì)fifo控制主要是對(duì)其讀寫信號(hào)有效的控制。fifo寫有效經(jīng)cpld圖像截取后的行場(chǎng)同步信號(hào)以及象素時(shí)鐘信號(hào)來控制。在fifo寫完一場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)之后，利用半滿信號(hào)作為dsp的中斷信號(hào)，通過中斷服務(wù)子程序?qū)D像數(shù)據(jù)存入dsp的數(shù)據(jù)空間作為識(shí)別處理的數(shù)據(jù)

10、來源。對(duì)fifo的讀控制通過將其映射到dsp的i/o空間來實(shí)現(xiàn)，為了與其它器件舉行區(qū)別用法地址線a15和a14參加譯碼。當(dāng)fifo的讀信號(hào)為高時(shí)，數(shù)據(jù)總線為高阻狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)總線隔離。4 dsp存儲(chǔ)空間的設(shè)計(jì)dsp芯片因?yàn)槠涓倪M(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，處理速度快，特別的dsp命令和迅速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各種圖像處理系統(tǒng)中。在本系統(tǒng)選用tms320vc5410作為中心處理器,該芯片的讀寫周期為10ns,具有豐盛的片上資源。按照紙幣號(hào)碼圖像大小和號(hào)碼識(shí)別算法的要求，本系統(tǒng)在dsp外擴(kuò)了一片64kx16的ram，其中0x00000x3fff的存儲(chǔ)區(qū)映射到dsp的程序空間，0x8000

11、0xffff的存儲(chǔ)區(qū)映射到dsp的數(shù)據(jù)空間。同時(shí)外擴(kuò)了一片256kx16的flash芯片sst39vf400a，按照dsp系統(tǒng)程序加載的特點(diǎn)，將flash地址為0x80000xffff的存儲(chǔ)區(qū)在程序下載的過程中映射到dsp的數(shù)據(jù)空間,在程序加載的過程中映射到dsp的程序空間，其空間的區(qū)別通過dsp的通用i/o口xf來舉行控制。flash的地址為0x00000x7fff和0x100000x1ffff和0x200000x2ffff的存儲(chǔ)區(qū)映射到dsp的程序空間，作為識(shí)別的號(hào)碼結(jié)果的記錄存儲(chǔ)而用。5 利用tl16c550實(shí)現(xiàn)與pc機(jī)之間的通信在圖像采集調(diào)試及對(duì)號(hào)碼的算法調(diào)試中，為了檢驗(yàn)圖像效果，需將

12、圖像在pc機(jī)中展現(xiàn)出來。因?yàn)閠ms320vc5410的串口是同步串行口，而與pc機(jī)通信卻是異步串行收發(fā)，本文采納了異步串行tl16c550來實(shí)現(xiàn)dsp與pc機(jī)之間的通信。tl16c550是ti公司生產(chǎn)的一種具有異步串行通信功能的大規(guī)模，通過對(duì)寄存器挑選輸入端a0、a1、a2的不同配置來實(shí)現(xiàn)對(duì)該器件的控制。在本系統(tǒng)中將其映射到dsp的i/o空間0x8000的地址，將dsp的地址線a2、a1、a0與550的寄存器挑選控制引腳a2、a1、a0相連，即通過對(duì)dsp的i/o空間地址為0x80000x8007的空間舉行寄存器的拜訪。在tl16c550中接收和發(fā)送用法的是同一個(gè)中斷信號(hào)intrpt,對(duì)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送通過使能不同的中斷，通過中斷方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與pc機(jī)之間的通信。 6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采納手工編寫的匯編語言程序雖然具有執(zhí)行速度快的優(yōu)點(diǎn)，但用匯編語言編寫程序特殊是識(shí)別算法的程序?qū)⑹潜容^費(fèi)時(shí)費(fèi)勁的。為了提高程序開發(fā)的效率，采納tms320c54x的舉行軟件開發(fā)。囫圇系統(tǒng)的軟件流程圖6所示：目前字符識(shí)別的算法無數(shù)，有背景特征點(diǎn)法，模板匹配法，結(jié)構(gòu)特征分析推斷法，識(shí)別算法等。結(jié)構(gòu)特征