紫光同創(chuàng)企業(yè)命題

2026集創(chuàng)賽紫光同創(chuàng)企業(yè)命題將聚焦智能交通感知系統(tǒng)，充分發(fā)揮國(guó)產(chǎn)FPGA在實(shí)時(shí)性與能效方面的優(yōu)勢(shì)，為智能交通邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)提供自主可控、高效可靠的感知解決方案。通過“芯片+場(chǎng)景”的深度融合，探索國(guó)產(chǎn)高端芯片在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用路徑，洞見更安全、更高效、更智能的未來交通圖景！

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MANUS TUTORIAL

題目名稱：基于紫光同創(chuàng)FPGA的智能交通感知系統(tǒng)

賽題內(nèi)容

隨著城市的迅速發(fā)展，城市交通環(huán)境也變得更加復(fù)雜，行人行為及車牌識(shí)別作為智能交通的核心感知技術(shù)，在車輛通行管理、交通違章抓拍、ETC閘機(jī)、停車場(chǎng)自動(dòng)化運(yùn)維等場(chǎng)景中具有不可替代的作用。傳統(tǒng)基于CPU/GPU 的行人和車牌識(shí)別方案存在實(shí)時(shí)性不足、功耗較高、部署靈活性受限等問題，而FPGA+MCU憑借并行計(jì)算架構(gòu)、低延遲、高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，成為嵌入式場(chǎng)景下智能交通感知系統(tǒng)的理想硬件平臺(tái)

賽題要求

主要考察FPGA的圖像預(yù)處理功能、PCIe傳輸、RK端模型部署優(yōu)化能力。在RK3568有限的算力和資源限制下如何發(fā)揮FPGA的硬件加速能力，做到軟硬件協(xié)同處理是重點(diǎn)考察。

1. 硬件架構(gòu)與數(shù)據(jù)流劃分

多源視頻接入(FPGA端)：

√ HDMI：FMC轉(zhuǎn)HDMI子卡實(shí)現(xiàn)1080P的HDMI視頻源輸入

√ 攝像頭：40PIN的IO擴(kuò)展雙目OV5640。

√ 光纖：可以通過另外的fpga板卡采集視頻流通過光纖傳輸。

高速數(shù)據(jù)通信(FPGA -> RK3568)：

√ 建議使用PCIe 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。FPGA 將定位并裁剪好的車牌 ROI（感興趣區(qū)域）圖像，或處理后的全幀圖像及坐標(biāo)，通過 PCIe DMA 直接寫入 RK3568 的內(nèi)存空間，RK3568從內(nèi)存中取出圖像數(shù)據(jù)并處理。

2. FPGA 端：圖像預(yù)處理與車牌定位

在FPGA 上用純 RTL 實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)算法

·圖像預(yù)處理：

√ 可以實(shí)現(xiàn)RGB 轉(zhuǎn) HSV，提取藍(lán)色和綠色的特征掩膜、邊緣檢測(cè)：車牌區(qū)域具有豐富的垂直紋理。使用 Sobel 算子提取垂直邊緣。形態(tài)學(xué)處理：對(duì)邊緣圖像進(jìn)行閉運(yùn)算。

√ 對(duì)于傾斜角度還需要fpga做矯正處理。強(qiáng)光情況下需要做可以實(shí)現(xiàn)基于局部自適應(yīng)的 Gamma 校正，對(duì)于夜間增強(qiáng)可以采取直方圖均衡等，高階算法可以考慮使用clahe完成。遠(yuǎn)距離時(shí)，車牌區(qū)域?qū)嶋H分辨率降低，F(xiàn)PGA的識(shí)別效果不佳，可以考慮圖像增強(qiáng)、放大車牌區(qū)域給到RK。

3. RK3568 端：AI 識(shí)別與分類

RK3568 主要負(fù)責(zé)對(duì) FPGA 摳出的車牌圖像進(jìn)行語義級(jí)別的分析。

模型選擇：

字符識(shí)別：推薦使用輕量級(jí)的LPRNet 或 CRNN。不需要復(fù)雜的目標(biāo)檢測(cè)，直接輸入裁剪好的車牌圖像，輸出中文字符和字母數(shù)字。

車牌分類：可以通過一個(gè)極小的分類網(wǎng)絡(luò)（如MobileNetV2 甚至簡(jiǎn)單的幾層 CNN）來實(shí)現(xiàn)，或者直接根據(jù) FPGA 端傳入的 HSV 色彩判斷結(jié)果進(jìn)行綜合判定。

低照度:可以RK部署相關(guān)模型實(shí)現(xiàn)低照度增強(qiáng)

遠(yuǎn)距離：該情況下車牌區(qū)域的分辨率相當(dāng)于降低，RK可以針對(duì)該情況使用輕量級(jí)模型去完成識(shí)別。

輸入源連接展示:

數(shù)據(jù)輸入可以來自攝像頭、光纖、FMC擴(kuò)展HDMI輸入子卡(后續(xù)推出)，光纖數(shù)據(jù)來自另一塊fpga采集板卡，該采集板同樣可以支持?jǐn)z像頭輸入(FMC擴(kuò)展GPIO子卡接攝像頭)、HDMI輸入等；FPGA與RK3568的PCIe連接已經(jīng)在核心板上,PCB已經(jīng)完成互連。