【摘要】：車輛目標(biāo)檢測是先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),對(duì)于降低交通事故的發(fā)生率有著重要意義。在進(jìn)行車輛目標(biāo)的檢測時(shí),實(shí)時(shí)性是其中的一項(xiàng)重要指標(biāo),在汽車行駛過程中,只有及時(shí)的檢測出前方出現(xiàn)的車輛,并將信息反饋給駕駛員,才能有效避免交通事故的發(fā)生。在各種嵌入式系統(tǒng)中,FPGA具有功耗低、處理速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn),其并行性和流水線處理的特性,使其能夠達(dá)到實(shí)時(shí)視頻處理的要求。本文研究的重點(diǎn)是基于FPGA的車輛目標(biāo)檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用xilinx Spartan6系列XC6SLX45芯片作為處理器,使用OV5640作為圖像傳感器。以此為基礎(chǔ),通過利用FPGA的并行性以及流水線處理特性,搭建一套實(shí)時(shí)車輛目標(biāo)檢測系統(tǒng)。本文的主要研究工作如下:(1)本文通過對(duì)基于FPGA的嵌入式圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行分析,根據(jù)FPGA流水線處理特性以及并行性處理的特點(diǎn),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能進(jìn)行模塊劃分。針對(duì)系統(tǒng)中的攝像頭配置模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、預(yù)處理模塊以及視頻顯示模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻顯示處理,為后續(xù)的車輛檢測算法的實(shí)現(xiàn)搭建好了基礎(chǔ)平臺(tái)。(2)對(duì)于目標(biāo)檢測識(shí)別算法進(jìn)行分析研究,選用基于CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加SVM分類器進(jìn)行目標(biāo)檢測,同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入圖像尺寸固定的問題,引入ROI Pooling層,在提取的特征圖上進(jìn)行多尺度窗口的滑動(dòng),將多個(gè)尺度下的特征歸一化為同一尺度,分別送入分類器進(jìn)行分類。結(jié)合FPGA的處理特性,分析各個(gè)模塊之間的時(shí)序、功能之間的邏輯關(guān)系,實(shí)現(xiàn)基于FPGA的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊、ROI Pooling層模塊以及SVM分類器模塊的設(shè)計(jì),并對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行一定的資源優(yōu)化。(3)對(duì)系統(tǒng)整體資源使用情況進(jìn)行分析,并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行時(shí)序測試,同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作效率以及功能進(jìn)行分析與測試。通過測試,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;TP183;U463.6
【圖文】：

圖 2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示，整個(gè)系統(tǒng)的處理流程如下：首先通過 I2C 對(duì)圖像傳感器進(jìn)行配置，確定攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)格式。然后將采集而來的視頻圖像數(shù)據(jù)送入DDR3 進(jìn)行緩存，在進(jìn)行視頻圖像緩存時(shí)，分為雙通道緩存設(shè)計(jì)，一個(gè)通道用于視頻的送顯，另一通道的視頻經(jīng)過降采樣，降低數(shù)據(jù)量后用于車輛目標(biāo)檢測模塊的計(jì)算。為了便于視頻圖像數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)，攝像頭采集的視頻圖像數(shù)據(jù)位 YUV422 格式，由于開發(fā)板采用 VGA 接口進(jìn)行送顯，因此在圖像送顯之前需要對(duì)其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。另一路用于目標(biāo)檢測的視頻圖像數(shù)據(jù)在處理前需要進(jìn)行灰度化處理，將灰度圖像數(shù)據(jù)送入目標(biāo)檢測模塊，將檢測出來的車輛位置信息進(jìn)行存儲(chǔ)，最終根據(jù)目標(biāo)位置信息對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記，將標(biāo)記后的圖像數(shù)據(jù)送顯2.2 硬件開發(fā)平臺(tái)2.2.1 硬件開發(fā)板

處理過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速緩存電源模塊：該模塊的主要作用是模塊提供電源，使開發(fā)板能夠正開發(fā)板搭載了 50M 有源晶振和口：其用于輸出視頻圖像。該接同時(shí)輸出 VGA 信號(hào)和 DVI 信號(hào)感器統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提，在此次設(shè)計(jì)，視的 OV5640 CMOS 圖像傳感器來500 萬像素的高性能圖像傳感器，像頭。OV5640 CMOS圖像傳感器

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本文編號(hào)：2713553