【摘要】：目前空軍雷達(dá)部隊(duì)的監(jiān)控手段主要還是門(mén)崗哨卡值班和重要部位安裝模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)或插卡式視頻監(jiān)控系統(tǒng)等傳統(tǒng)的方式,這些監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度低下;且與雷達(dá)警戒值班分別實(shí)施。這種警戒和監(jiān)控值班現(xiàn)狀造成大量人力資源浪費(fèi),且工作效率不高。隨著視頻圖像處理理論水平的提升和DSP、FPGA硬件體系結(jié)構(gòu)性能增強(qiáng),使得基于DSP+FPGA嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)的視頻圖像處理系統(tǒng)得到長(zhǎng)足發(fā)展。此類(lèi)視頻圖像處理系統(tǒng)不僅充分發(fā)揮了DSP數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)和FPGA配置、設(shè)計(jì)靈活、資源豐富的優(yōu)點(diǎn),而且系統(tǒng)自身集成度高、外圍電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。本文在分析了雷達(dá)部隊(duì)?wèi)?zhàn)備值班與監(jiān)控值班設(shè)備現(xiàn)狀與功能需求的基礎(chǔ)上,基于DSP+FPGA嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)了雷達(dá)站無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)。本文首先根據(jù)復(fù)雜背景條件下無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別、實(shí)時(shí)跟蹤處理的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)了由FPGA完成圖像預(yù)處理,DSP完成視頻圖像序列動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤的視頻圖像處理算法,并通過(guò)MATLAB平臺(tái)仿真實(shí)現(xiàn);其次采用基于DSP+FPGA嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù),結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)思路,完成了雷達(dá)站無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)整體和重點(diǎn)子模塊的設(shè)計(jì)。在視頻圖像處理算法的設(shè)計(jì)工作中,第一個(gè)重點(diǎn)是在分析當(dāng)下流行的視頻圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)模型算法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,改進(jìn)Codebook背景模型得到了基于背景遺傳模型的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法,論述了算法的實(shí)現(xiàn)方法和流程,并將此算法與基于Codebook背景模型的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法通過(guò)MATLAB平臺(tái)仿真實(shí)現(xiàn),對(duì)比仿真結(jié)果,驗(yàn)證了此算法的背景抗干擾能力更強(qiáng)、檢測(cè)效果更高、運(yùn)算量更小、實(shí)時(shí)性更好;第二個(gè)重點(diǎn)是在基于色彩直方圖的Mean Shift運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤算法的基礎(chǔ)上,把運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)中目標(biāo)連通域的特性作為目標(biāo)特征、把相鄰幀間目標(biāo)連通域重疊比重作為同目標(biāo)的檢測(cè)手段,改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)跟蹤算法,同樣通過(guò)分析MATLAB平臺(tái)的仿真結(jié)果驗(yàn)證了此算法的可行性,指出了其存在的問(wèn)題。在無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作中,重點(diǎn)完成了硬件系統(tǒng)整體構(gòu)成方案的設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)與圖像采集、主、協(xié)處理器之間高速互連接口、以太網(wǎng)接口和系統(tǒng)電源等子模塊設(shè)計(jì)。
【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】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：E274.4;TN957;TP277
【圖文】：

無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)在雷達(dá)站上建立雷達(dá)狀態(tài)監(jiān)控點(diǎn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)。雷達(dá)狀態(tài)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)向服務(wù)器傳輸雷達(dá)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)預(yù)警數(shù)據(jù)以及傳輸服務(wù)器向雷達(dá)發(fā)送的操控指令；環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻，并向雷達(dá)站無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)被無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)接收并進(jìn)行分類(lèi)處理后通過(guò)以太網(wǎng)接口按一定協(xié)議向服務(wù)器進(jìn)行傳輸；值班中心服務(wù)器接收監(jiān)控系統(tǒng)傳來(lái)的信號(hào)并進(jìn)行處理，遇有異常情況或預(yù)警信息向遠(yuǎn)程設(shè)備推送數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程設(shè)備可根據(jù)設(shè)置的權(quán)限通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)值班中心服務(wù)器，可實(shí)時(shí)控制雷達(dá)、視頻監(jiān)控設(shè)備、數(shù)據(jù)采集陣列和電網(wǎng)等安防設(shè)施，同時(shí)向相應(yīng)專(zhuān)業(yè)人員發(fā)出預(yù)警提示（如圖 1-1 雷達(dá)站無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)工作示意圖所示）。如許無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)因其在雷達(dá)對(duì)空警戒以及雷達(dá)站環(huán)境監(jiān)控過(guò)程中的智能化、直觀化以及處理的及時(shí)性，在大量減少了雷達(dá)站現(xiàn)場(chǎng)值班人員數(shù)量、雷達(dá)部隊(duì)物資供應(yīng)壓力的同時(shí)，大大提高了雷達(dá)站自身安全警戒能力和警戒效率，而且能滿(mǎn)足官兵對(duì)安全舒適、便利工作生活環(huán)境的需求，給他們的工作帶來(lái)幫助和方便。因此深入研究雷達(dá)站無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義十分重大。雷聯(lián)動(dòng)

段以采用圖像采集卡完成圖像的采集工作、計(jì)算機(jī)完成工作的插卡式視頻圖像處理系統(tǒng)為主，此類(lèi)系統(tǒng)速度較用不方便[1]。段主要以采用單一的單片機(jī)、ARM、FPGA 或 DSP 芯片圖像處理系統(tǒng)為主。此類(lèi)系統(tǒng)中，核心的單一微處理器集的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，之后可進(jìn)行存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸或示[2]（如圖 1-2 單核心處理器嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成框圖所示）系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、體積小、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但是它的單純以單片機(jī)為核心微處理器，系統(tǒng)的處理能力低，不能。單純以 FPGA 為核心處理器完成圖像的采集和處理，由于，硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，算法實(shí)現(xiàn)困難度大。純以 DSP 為核心處理器完成圖像的采集和處理，所有的SP 實(shí)現(xiàn)，大量簡(jiǎn)單的重復(fù)性處理工作會(huì)耗費(fèi)大量的 DSP程序存儲(chǔ)

連接口實(shí)現(xiàn) DSP 與 FPGA 之間所有數(shù)據(jù)的傳輸訪(fǎng)問(wèn)，存在實(shí)現(xiàn)時(shí)序與邏輯控制的設(shè)計(jì)難度大、接口傳輸速率不能完全滿(mǎn)足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性需求的問(wèn)題。圖1-3 張琪等設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)框圖天津大學(xué)陳偉提出的智能相機(jī)方案[7]充分利用 DSP 芯片和 FPGA 芯片各自在圖像處理方面的優(yōu)點(diǎn)，采用了分層圖像處理技術(shù)。在他的方案中：協(xié)處理器FPGA 在完成數(shù)據(jù)采集的工作的基礎(chǔ)上還要實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)處理流程的控制功能和圖像的預(yù)處理（使用 sobel 邊緣檢測(cè)算法）功能；核心處理器 DSP 專(zhuān)注于完成圖像編碼工作。文章給出的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，證明了陳偉設(shè)計(jì)的智能相機(jī)方案的實(shí)際效果。公安部第一研究所李佩斌[8]等人根據(jù)交通監(jiān)控、重點(diǎn)場(chǎng)所監(jiān)控的實(shí)際需求設(shè)計(jì)的DSP+FPGA嵌入式圖像處理平臺(tái)方案（如圖1-4 李佩斌等設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)框

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753063