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运动目标检测与跟踪系统的研究及其DSP实现

作　者: 梁来朋
导　师: 黎福海
学　校: 湖南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: BLACKFIN 目标检测 目标跟踪 帧间差分法 MEANSHIFT
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


目前,视频图像监控系统已经在各个方面的得到广泛应用,对运动目标的检测与跟踪是视频监控系统中重要组成部分。运动目标检测可以判断是否存在运动目标,并确定其位置,运动目标跟踪可以监控运动目标的时空变化。构建一个实时、稳定和有效地运动目标检测与跟踪系统,具有重要的理论价值和实际工程意义。对运动目标的检测与跟踪是智能视频监控系统的首要步骤,在此基础上,可进一步实现智能识别、行为理解等更高层次的视频图像处理。针对视频图像处理工作实时性较强和数据运算繁琐的特点,本文对视频监控系统中目标检测与跟踪系统进行了深入研究和分析,并设计了一个基于Blackfin DSP的运动目标检测与跟踪系统。首先对当前常用的运动目标检测与跟踪算法进行了分析比较,重点探讨了帧间差分法检测算法和均值偏移跟踪算法的处理流程。从总体功能和结构出发,设计了一个基于Blackfin DSP的目标检测与跟踪系统硬件平台,包括通讯控制模块、视频输入、输出模块和外部存储等模块的设计；接着对系统进行了硬件调试,包括时钟配置、DMA传输配置及I2C总线配置,重点介绍了利用Blackfin533的PPI接口,实现硬件板与调试PC以及DSP与FPGA子系统的通讯控制模块配置,给出调试结果。然后利用Visual DSP++开发环境,对基于帧间差分法运动目标检测算法与Meanshift运动目标跟踪算法进行建模与测试,给出程序优化的思想和方法；最后根据测试实验结果,说明各个模块能够实现相应功能,系统达到了设计要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 课题背景及意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 多媒体处理器技术现状  10-12
    1.2.2 运动目标检测、跟踪算法研究现状  12-14
  1.3 本文主要内容  14-15
第2章 运动目标检测与跟踪算法研究与设计  15-31
  2.1 引言  15-17
    2.1.1 颜色空间概述  15-16
    2.1.2 图像处理的研究  16-17
  2.2 运动目标检测算法研究  17-21
    2.2.1 目标检测算法分类  17-19
    2.2.2 目标检测算法分析与比较  19-20
    2.2.3 帧间差分法设计  20-21
  2.3 运动目标跟踪算法研究  21-30
    2.3.1 运动目标跟踪基本过程  21-23
    2.3.2 Meanshift目标跟踪算法设计  23-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章 运动目标检测与跟踪系统硬件设计  31-42
  3.1 系统整体设计  31-32
  3.2 系统处理模块设计  32-34
    3.2.1 Blackfin533 DSP  32-34
    3.2.2 FPGA特性及其基本结构  34
  3.3 通信控制模块设计  34-35
    3.3.1 PC机与板卡连接设计  34-35
    3.3.2 BF533与FPGA连接设计  35
  3.4 视频输入、输出模块设计  35-37
    3.4.1 视频输入模块  35-36
    3.4.2 视频输出模块  36-37
  3.5 外部存储模块设计  37-40
    3.5.1 SDRAM模块设计  38-39
    3.5.2 FLASH模块设计  39-40
  3.6 调试接口模块设计  40-41
  3.7 电源电路设计  41
  3.8 本章小结  41-42
第4章 运动目标检测与跟踪系统硬件调试  42-54
  4.1 初始化与时钟配置  42-44
    4.1.1 硬件系统初始化  42
    4.1.2 时钟频率配置  42-44
  4.2 通信与控制  44-47
    4.2.1 PPI接口配置  44-46
    4.2.2 DMA传输配置  46-47
  4.3 视频采集、存储与输出  47-53
    4.3.1 I~2C总线配置  47-49
    4.3.2 视频采集电路  49-51
    4.3.3 视频数据存储  51
    4.3.4 视频输出电路  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章 运动目标检测与跟踪系统软件设计  54-65
  5.1 软件开发环境与流程  54-55
    5.1.1 软件开发环境  54
    5.1.2 软件开发流程  54-55
  5.2 算法软件设计  55-64
    5.2.1 系统初始化  55-56
    5.2.2 图像平滑  56-57
    5.2.3 目标检测  57-59
    5.2.4 目标跟踪  59-62
    5.2.5 优化原则与方法  62-64
  5.3 本章小结  64-65
总结和展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  71-72
附录B 电路原理图  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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