基于计算机视觉的嵌入式监控系统的设计与实现

摘要

视频监控系统广泛应用在科学研究、保安、智能交通、飞行目标跟踪等诸多领域,在国民经济和国防建设中发挥着重要作用.现存的视频监控系统主要由工控机和视频图像采集卡构成,存在系统稳定性差、价格高昂等缺点.本文设计了一种具有计算机视觉检测功能的基于DSP和ARM独立双内核的嵌入式视频监控系统,DSP系统以TI的TMS320C5416为核心处理器,通过高速视频解码电路完成对模拟视频信号的数字化采集;ARM系统选用三星的S3C4510B,运行uCLinux嵌入式操作系统,进行网络传输,并提供web服务.系统采用TI公司的高速数字信号处理器TMS320C5416进行图像处理,三星公司的S3C4510B作为主控芯片.解码后的视频信号被放入帧缓存中,在DSP的控制下进行信号采集、编码或进行运动检测,然后由S3C4510B将图像或运动检测结果进行传输,客户端可以通过网络访问本监控系统.这种设计可以解决基于微机的监控系统存在的稳定性差、价格高昂等问题,同时也弥补了现有的单内核(即基于DSP或微控制器)的嵌入式监控系统的不足;为实现DSP+ARM双内核体系结构,我们设计实现了DSP与ARM芯片间的软硬件接口,利用HPI进行DSP和ARM芯片的数据交换;系统的微处理器部分使用了ARM+uClinux的解决方案,针对我们的开发板设计并实现了bootloader;为了实现视频监控的智能化,本系统应用了计算机视觉技术,将一种快速抗干扰运动检测算法用于视频监控.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1课题的提出

1.2国内外研究现状

1.3论文主要工作及内容安排

第二章计算机视觉及自动监控

2.1计算机视觉研究的对象与方法

2.1.1以模型世界为主要对象的视觉基本方法研究

2.1.2以计算理论为核心的视觉模型研究

2.1.3以应用为目标的计算机视觉方法

2.2视频处理基础

2.3视频运动检测基本算法

第三章系统总体设计

3.1背景

3.2系统的功能定义

3.3系统的总体设计思路

3.3.1 DSP+ARM独立的双内核结构设计

第四章硬件设计与实现

4.1概述

4.2视频采集模块

4.3 ARM微控制器

4.3.1 ARM7TDMI内核

4.3.2外围设备

4.4 SST39VF160-Flash

4.5 SDRAM-K45641632F

4.6 DSP与ARM接口模块

4.6.1 C5416 DSP的特点

4.6.2 C5416的主机接口（HPi）

4.6.3 S3C4510B日与C54X DSP的接口设计

4.7 ARM开发

4.7.1 ANM SDT

第五章软件设计与实现

5.1 uClinux操作系统

5.1.1 uClinux简介

5.1.2 uClinux的内存管理

5.1.3 uClinux的进程和线程管理

5.1.4 针对实时性的解决方案

5.1.5 uClinux采用的小型化方法

5.1.6 uClinux的开发环境

5.2 Boot Loader的实现与讨论

5.2.1 Boot Loader的概念

5.2.2 Boot Loader的主要任务与典型结构框架

5.3网络视频传输模块

5.4运动检测算法

5.4.1算法基本原理及改进

5.4.2算法的设计实现

第六章全文总结和进一步的工作

6.1全文总结

6.2进一步的工作

参考文献

致 谢