智能球型摄像机控制系统软件设计及自动跟踪算法研究与实现

摘要

智能一体化球型摄像机在视频监控领域发挥着越来越重要的作用，而目标检测与自动跟踪逐渐成为球型摄像机的一个重要发展方向。本文实现了智能球型摄像机控制系统软件功能，并在PC上实现了目标检测，在此基础上将检测到的目标信息处理后通过PC串口发送给球型摄像机，球型摄像机控制云台运动，从而实现目标跟踪。具体包括以下内容： （1）研究了球型摄像机控制系统的总体结构和工作原理，并按照其硬件组成，对各个功能模块进行了深入研究和分析； （2）在现有的球型摄像机硬件平台上设计实现了球型摄像机控制系统软件功能，具体包括：控制键盘通信部分、一体化摄像机通信部分、云台运动控制部分、数据存储部分，其中云台运动控制部分除了最基本的电机控制外，主要实现了预置点、自动巡航、水平扫描和垂直扫描等功能： （3）研究了基于Haar特征的目标检测算法，包括采用积分图快速计算Haar-Like特征、采用AdaBoost算法训练分类器、级联分类器在目标检测中的应用以及利用训练好的分类器进行目标检测的一般方法； （4）设计并实现了基于Haar特征的目标检测系统，根据检测到的目标，通过计算机串口向球型摄像机发送相应的信息，球型摄像机控制云台运动，实现对目标的跟踪。

目录

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英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容

1.4论文组织和结构

2球型摄像机系统总体设计

2.1智能球型摄像机系统

2.1.1智能球型摄像机系统组成结构

2.1.2智能球型摄像机系统主要功能特点

2.1.3智能球型摄像机技术指标

2.2球型摄像机控制系统硬件总体结构

2.2.1球型摄像机控制系统总体框图

2.2.2球型摄像机控制系统总体结构图

2.2.3球型摄像机控制系统原理图

2.3球型摄像机控制系统各功能模块

2.3.1主单片机控制模块

2.3.2步进电机控制模块

2.3.3数据存储模块

2.3.4通信控制模块

2.4 小 结

3智能球型摄像机控制系统软件设计

3.1软件开发及调试工具

3.1.1软件开发工具ICC AVR

3.1.2软件调试工具AVR Studio

3.1.3 JTAG仿真器

3.2软件总体设计

3.3控制键盘通信模块软件设计

3.3.1控制键盘通讯协议

3.3.2通讯协议转换

3.3.3控制键盘通信的实现

3.4一体机通信模块软件设计

3.4.1一体机通讯协议

3.4.2一体机通信模块的实现

3.5云台运动控制模块软件设计

3.5.1步进电机加减速控制方法

3.5.2云台位置控制

3.5.3云台运动控制功能的实现

3.6数据存储模块

3.7预置点功能设计与实现

3.7.1预置点功能的设计

3.7.2预置点功能的实现

3.8左右扫描功能设计与实现

3.9自动巡航功能设计与实现

3.10小结

4基于Haar特征的目标检测算法研究

4.1目标检测算法概述

4.2 Haar-Like特征

4.2.1 Haar-Like特征概述

4.2.2扩展Haar特征集

4.2.3 Haar-Like特征的数量

4.3 积分图

4.4 AdaBoost算法

4.4.1 AdaBoost算法概述

4.4.2 AdaBoost算法原理

4.4.3基于AdaBoost算法的分类器训练

4.5级联分类器

4.6基于Haar特征的目标检测方法

4.6.1基于AdaBoost算法的级联分类器的训练

4.6.2目标检测

4.7 小结

5智能球型摄像机自动跟踪系统设计与实现

5.1系统组成及原理框图

5.1.1系统组成

5.1.2系统工作原理

5.2目标检测与跟踪的设计与实现

5.2.1系统工作流程

5.2.2视频采集

5.2.3目标检测

5.2.4云台摄像机控制

5.3系统功能设计

5.3.1摄像机控制

5.3.2云台控制

5.3.3自动监控

5.3.4视频操作

5.4系统测试及结果分析

5.4.1智能球型摄像机控制系统测试

5.4.2目标检测测试及结果分析

5.4.3自动跟踪系统整体测试及结果分析

5.5 小 结

总结与展望

致 谢

参考文献

附录