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基于TMS320DM6437的周界警戒技术研究

作　者: 张栋
导　师: 房俊龙
学　校: 东北农业大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: TMS320DM6437 周界警戒高斯混合模型 FFMPEG
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 29次
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内容摘要

随着社会经济的发展，国民生产和人民生活对安防系统的要求越来越高，如何解决重点区域的安防问题成为一个重要课题，传统的方案已不能满足社会的需求。目前，基于视频的安全监控系统已在生产和生活中崭露头角，在农业、工业、交通等领域有了一定的应用，依靠其直观性强、升级改造简单等优势，在未来具有广泛的应用前景。本方案首先介绍了安防系统的研究背景及意义，阐述了周界警戒系统的发展状态和本文主要研究的内容。在总结传统的周界警戒方案的优点和缺点，调查现有的基于图像处理的周界警戒系统的研究成果和发展方向的基础上，对周界警戒技术的功能需要和性能需求进行分析。提出了视频处理系统的总体设计方案，并对周界警戒系统的工作原理进行说明。在核心处理器选择上，根据要实现的目标，多方面比较市场上用于视频处理的芯片的性能，综合价格等因素，选取了TI（德州仪器）公司提供的达芬奇系列芯片TMS320DM6437作为中央处理器。系统硬件资源主要包括：DM6437-PI板卡、CCD摄像机、监视器和PC机。DM6437-PI板卡主要包括中央处理器DM6437、视频采集模块、外部存储器模块、UART通讯模块、以太网通信模块等。CCD摄像机进行图像采集，监视器在软件测试时使用，PC机用来进行客户端的设计。软件设计方面，首先介绍了软件开发平台，对CCS3.3和DVSDK的安装步骤加以说明。在对视频的处理过程中，使用TI公司提供的VILB资源，通过灰度化等图像预处理、使用高斯混合模型进行背景模型的建立和维护、高斯金字塔和数学形态学去除噪声、边缘提取和前景目标的锁定等算法的设计和优化，实现周界警戒的目的。最后进行了系统客户端的设计，根据TCP/IP下的应用层协议RTSP进行数据的传输，使用FFMPEG和Vc编程进行视频的解码和显示，能实现在PC机上对现场进行实时的监控、报警、抓图和录像等功能。本文综合图像、通讯、计算机实时系统集成等高科技技术，主要进行了视频的编解码、建立模型、去噪、前景提取和客户端的设计等工作，实现了周界防范的数字化、网络化、智能化，克服了传统安防系统可视性差、布线复杂、性能不足等缺点。可以高效的杜绝非法入侵和破坏行为，并能在接到非法闯入的报警后，直观的发现问题所在，以便在发现问题的第一时间采取措施。本方案弥补了传统周界报警技术的不足，具有重要理论意义和实际应用价值，其应用也会越来越广。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
1 引言  11-14
  1.1 课题研究的背景与意义  11-12
  1.2 周界警戒技术的发展现状  12-13
  1.3 研究的主要内容  13-14
2 系统硬件平台设计  14-26
  2.1 系统的总体设计  14-16
    2.1.1 总体系统工作原理  14-15
    2.1.2 视频处理系统的设计原则  15-16
  2.2 系统核心处理器  16-18
    2.2.1 处理器的选择  16-17
    2.2.2 TMS320DM6437 处理器简介  17-18
  2.3 EL_DM6437-PI 板卡  18-20
  2.4 视频采集模块设计  20-22
    2.4.1 TVP5146 简介  20-21
    2.4.2 I２C 接口设计  21-22
  2.5 外部存储模块  22-23
    2.5.1 SDRAM 接口设计  22-23
    2.5.2 外部存储器接口  23
  2.6 以太网通讯模块设计  23-24
  2.7 本章小结  24-26
3 系统软件平台的设计  26-32
  3.1 DM6437 开发环境搭建  26-28
  3.2 DVSDK 的安装  28-29
  3.3 DM6437 Bootloader 的烧写  29-31
  3.4 本章小结  31-32
4 周界警戒软件的设计  32-63
  4.1 图像预处理  33-41
    4.1.1 排除缓冲帧干扰  33-35
    4.1.2 图像灰度化  35-38
    4.1.3 计算图像金字塔  38-41
  4.2 提取前景目标  41-46
    4.2.1 高斯混合模型  42-44
    4.2.2 高斯混合模型在本文的应用  44-46
    4.2.3 背景模型维护  46
  4.3 基于数学形态学去除噪声  46-53
    4.3.1 数学形态学  46-52
    4.3.2 开运算去除噪声  52-53
  4.4 提取前景目标的边界信息  53-56
    4.4.1 边缘检测  53-54
    4.4.2 Canny 算子提取边缘  54-56
  4.5 前景目标的锁定  56-62
    4.5.1 计算机图形学  56
    4.5.2 前景的定位  56-62
  4.6 本章小结  62-63
5 客户端监控软件设计  63-74
  5.1 客户端总体设计  63-64
    5.1.1 软件框架  63-64
    5.1.2 客户端界面设计  64
  5.2 RTSP 协议  64-65
  5.3 视频解码及显示  65-67
    5.3.1 FFmpeg 介绍  65-66
    5.3.2 客户端 FFmpeg 解码流程  66-67
  5.4 客户端功能  67-69
    5.4.1 录像及查看历史录像  67-68
    5.4.2 抓图、报警  68-69
    5.4.3 时间显示、日志记录  69
  5.5 客户端测试  69-73
    5.5.1 测试记录  70-72
    5.5.2 测试总结  72-73
  5.6 本章小结  73-74
6 总结与展望  74-76
  6.1 总结  74
  6.2 展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文  80

基于TMS320DM6437的周界警戒技术研究

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