本文關(guān)鍵詞：基于OpenCV的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

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【摘要】：近來,隨著社會的發(fā)展,視頻監(jiān)控系統(tǒng)在人們?nèi)粘Ｉ钪酗@得越來越重要,尤其是以計算機視覺處理為核心的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了人們極大的關(guān)注和大量的研究。計算機視覺處理技術(shù)做為智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)也得到了快速的發(fā)展,其中以O(shè)penCV為典型代表。它提供了運動目標檢測跟蹤以及目標識別等大量視覺算法,使得監(jiān)控系統(tǒng)通過應(yīng)用這些算法可以實現(xiàn)進行檢測、跟蹤以及識別等功能,而且在出現(xiàn)異常情況后可以及時發(fā)送警告信息、存儲視頻數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)操作,這樣可以減少人員參與、降低系統(tǒng)成本以及提高視頻監(jiān)控的效率。正因為計算機視覺算法在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的充分應(yīng)用,使得其不斷朝數(shù)字型、智能型的方向推進。伴隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展,嵌入式技術(shù)也得到了極大的發(fā)展,成為當今最熱門的IT技術(shù)之一,以其高性能、低功耗和低成本等特點,被廣泛應(yīng)用于航空航天、網(wǎng)絡(luò)通信、儀器儀表和消費電子產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。嵌入式技術(shù)的主要內(nèi)容有兩個方面,一個是硬件技術(shù),它是嵌入式系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)；另一個是軟件技術(shù),既包括了嵌入式操作系統(tǒng),也包括了嵌入式應(yīng)用軟件。在硬件方面,采用RISC的ARM嵌入式處理器通常在低功耗,高性能的應(yīng)用上有著巨大優(yōu)勢,在嵌入式系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用；在軟件方面,由于嵌入式操作系統(tǒng)具有資源分配和任務(wù)調(diào)度的功能,以及方便嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)等特點,所以使用操作系統(tǒng)比較常見。嵌入式Linux操作系統(tǒng)是一個開源免費,容易移植,被大量硬件平臺支持,且擁有豐富硬軟件資源的嵌入式操作系統(tǒng),其在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。本文針對基于視頻監(jiān)控技術(shù)與嵌入式技術(shù)結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)這一發(fā)展趨勢,提出了“基于OpenCV的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究”的課題,并通過實現(xiàn)嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要應(yīng)用功能與撰寫相應(yīng)的論文完成了該課題的研究內(nèi)容。本文首先分析了課題的研究背景和意義,并且對視頻監(jiān)控技術(shù)與嵌入式技術(shù)的發(fā)展動態(tài)和研究方向做了詳細說明；其次闡述了嵌入式系統(tǒng)的主要內(nèi)容,先從定義、特征以及結(jié)構(gòu)等三個方面詳細概述了嵌入式系統(tǒng),然后介紹了嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)：嵌入式處理器根據(jù)不同的內(nèi)核架構(gòu)可分為ARM、MIPS, PowerPC等幾個常見系列,本文選中具有低功耗、高性能特點的ARM處理器作為主要研究對象；常見的嵌入式操作系統(tǒng)有很多,在這里采用了開源且實時性很好的嵌入式Linux做為操作系統(tǒng)；最后詳細介紹了經(jīng)典的計算機視覺庫OpenCV,其內(nèi)容涵蓋了從OpenCV起源與應(yīng)用領(lǐng)域到OpenCV的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作函數(shù),除此之外,還對幾種常見的運動目標檢測算法做了理論分析,最終選用了surendra自動背景更新算法來實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用功能。在系統(tǒng)的具體實踐中,需要根據(jù)事先選定的嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)來搭建系統(tǒng)的硬軟件平臺。在硬件設(shè)計方面,采用了韓國三星公司的嵌入式微處理器S3C2440作為系統(tǒng)的主控制器,并結(jié)合電源模塊、復(fù)位模塊、存儲模塊以及系統(tǒng)應(yīng)用功能所需要的USB模塊和以太網(wǎng)模塊等,一起構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件平臺。本文不僅詳細地介紹了S3C2440芯片的硬件資源以及各個模塊電路的具體實現(xiàn),而且設(shè)計了有效的接口電路,保證系統(tǒng)硬件電路能夠穩(wěn)定可靠的工作。在軟件設(shè)計開發(fā)方面,詳細介紹了bootloader的功能和實現(xiàn)代碼,并選中了U-Boot作為實現(xiàn)目標；在嵌入式操作系統(tǒng)的移植中,采用了嵌入式Linux作為研究對象,詳細概述了該操作系統(tǒng)移植的具體過程。除此之外,為了實現(xiàn)系統(tǒng)運動目標的檢測功能,需要移植OpenCV庫到開發(fā)板中。最后,本文詳細介紹了圖像采集模塊、運動目標檢測模塊以及數(shù)據(jù)壓縮存儲和網(wǎng)絡(luò)通信模塊,并給出了各個模塊實現(xiàn)的代碼或流程圖,又對運動目標檢測效果和網(wǎng)絡(luò)通信功能做了分析,結(jié)果表明該應(yīng)用程序滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能需求,達到了預(yù)期效果,具有一定的實際應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：視頻監(jiān)控 OpenCV 嵌入式系統(tǒng) 運動目標檢測
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN948.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 課題的研究背景和意義10
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究動態(tài)10-11
• 1.3 課題的研究內(nèi)容11-12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 第2章 嵌入式系統(tǒng)概論13-23
• 2.1 嵌入式系統(tǒng)概述13-14
• 2.2 嵌入式處理器14-18
• 2.3 嵌入式操作系統(tǒng)18-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 OpenCV及運動目標檢測技術(shù)23-31
• 3.1 OpenCV介紹23
• 3.2 OpenCV的基本操作23-27
• 3.3 運動目標檢測算法27-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第4章 嵌入式系統(tǒng)硬件平臺搭建31-42
• 4.1 硬件平臺總體設(shè)計31-32
• 4.2 硬件平臺最小系統(tǒng)電路設(shè)計32-36
• 4.3 硬件平臺擴展部分電路設(shè)計36-40
• 4.4 本章小結(jié)40-42
• 第5章 嵌入式Linux及OpenCV的移植42-55
• 5.1 Bootloader的移植42-47
• 5.2 Linux內(nèi)核的移植47-52
• 5.3 OpenCV的移植52-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 視頻監(jiān)控的軟件設(shè)計55-65
• 6.1 軟件總體設(shè)計55-56
• 6.2 圖像采集模塊56-58
• 6.3 運動目標檢測模塊58-61
• 6.4 數(shù)據(jù)壓縮存儲和網(wǎng)絡(luò)通信模塊61-64
• 6.5 本章小結(jié)64-65
• 第7章 論文的總結(jié)與展望65-67
• 7.1 論文總結(jié)65
• 7.2 論文展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-70
• 個人簡介70-71

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本文編號：1067844