基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统开发研究

摘要

基于面阵摄像机的视频检测技术近年来在我国公路交通流量检测系统中得到了大量应用。但面阵摄像机采集的交通视频图像中除了所关心的车辆目标外，还存在大量的背景目标，从复杂背景中提取出感兴趣的目标需要复杂的图像处理和分析算法，从而导致系统成本增加，检测性能也受到一定的限制。为了克服上述缺陷，论文深入研究了CMOS图像传感器的基本理论，通过对CMOS线阵图像传感器芯片的像素结构、工作原理以及系统架构等方面的理论分析，提出并研究了一种基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统。 论文主要完成了“芯片级”CMOS线阵摄像机的开发，提高了成像的空间分辨率，同时缩小了图像数据量，便于复杂算法的分析处理；搭建了基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统的硬件平台，采用TI公司最新的图像处理芯片TMS320DM642结合FPGA作为核心，对基于CMOS线阵图像传感器的光学成像器件进行控制，实现了海量图像数据的采集与处理；深入分析了小波变换用于奇异信号检测的基本原理，利用基于小波变换的车辆存在检测算法，并基于VisualC++6.0软件开发平台，采用二次样条函数为基函数对原始图像数据进行小波变换，实现了车辆图像的灰度转化、阈值比较、图像分割等功能：最后通过以太网传输电路将获取的交通流量参数上传至监控中心进行显示与存储。 系统测试与工程应用表明，基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统，能够克服面阵成像背景干扰大、目标提取难等缺点，有效地提高了交通流量参数的采集速度和检测精度。

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第一章 绪论

1.1 概况

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1交通流量检测技术的研究现状

1.2.2 CMOS图像传感器及其应用

1.3本文的主要研究内容

第二章CMOS图像传感器理论分析

2.1 CMOS图像传感器的像素结构

2.1.1被动式像素结构

2.1.2主动式像素结构

2.2 CMOS图像传感器的系统架构与工作原理

2.3 CMOS与CCD图像传感器的性能对比分析

2.4 CMOS1421线阵图像传感器

2.4.1 CMOS1421的主要特性参数

2.4.2 CMOS1421的芯片结构

2.4.3 CMOS1421的工作模式与外部信号控制

2.4.4 CMOS1421积分时间和线性比率的计算

第三章交通流量检测系统硬件研究与实现

3.1系统总体方案

3.2系统光学成像分析

3.3 系统控制电路

3.3.1 FPGA驱动电路

3.3.2 FPGA仿真时序

3.3.3高速AD采样电路

3.3.4 DSP电路

3.3.5存储电路

3.3.6以太网接口电路

3.3.7 JTAG接口

3.4系统电源

第四章 基于小波变换的车辆存在检测算法及仿真

4.1 小波变换基本理论

4.1.1小波变换

4.1.2小波变换的快速算法

4.1.3基于小波变换的奇异性信号检测

4.2车辆存在检测算法及实现

4.3检测算法在DSP上的移植

第五章系统调试及工程应用

5.1 系统调试

5.1.1电源调试

5.1.2 DSP调试

5.1.3 FPGA控制时序验证

5.2工程应用

结论及进一步研究建议

结论

进一步研究的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢