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基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统开发研究

作　者: 刘占文
导　师: 赵祥模
学　校: 长安大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 交通流量检测系统 视频检测 CMOS 线阵图像传感器 小波变换
分类号: U491.116
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


基于面阵摄像机的视频检测技术近年来在我国公路交通流量检测系统中得到了大量应用。但面阵摄像机采集的交通视频图像中除了所关心的车辆目标外,还存在大量的背景目标,从复杂背景中提取出感兴趣的目标需要复杂的图像处理和分析算法,从而导致系统成本增加,检测性能也受到一定的限制。为了克服上述缺陷,论文深入研究了CMOS图像传感器的基本理论,通过对CMOS线阵图像传感器芯片的像素结构、工作原理以及系统架构等方面的理论分析,提出并研究了一种基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统。论文主要完成了“芯片级”CMOS线阵摄像机的开发,提高了成像的空间分辨率,同时缩小了图像数据量,便于复杂算法的分析处理;搭建了基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统的硬件平台,采用TI公司最新的图像处理芯片TMS320DM642结合FPGA作为核心,对基于CMOS线阵图像传感器的光学成像器件进行控制,实现了海量图像数据的采集与处理;深入分析了小波变换用于奇异信号检测的基本原理,利用基于小波变换的车辆存在检测算法,并基于VisualC++6.0软件开发平台,采用二次样条函数为基函数对原始图像数据进行小波变换,实现了车辆图像的灰度转化、阈值比较、图像分割等功能;最后通过以太网传输电路将获取的交通流量参数上传至监控中心进行显示与存储。系统测试与工程应用表明,基于CMOS线阵图像传感器的交通流量检测系统,能够克服面阵成像背景干扰大、目标提取难等缺点,有效地提高了交通流量参数的采集速度和检测精度。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 概况  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 交通流量检测技术的研究现状  11-13
    1.2.2 CMOS图像传感器及其应用  13-14
  1.3 本文的主要研究内容  14-17
第二章 CMOS图像传感器理论分析  17-33
  2.1 CMOS图像传感器的像素结构  17-19
    2.1.1 被动式像素结构  17-18
    2.1.2 主动式像素结构  18-19
  2.2 CMOS图像传感器的系统架构与工作原理  19-21
  2.3 CMOS与CCD图像传感器的性能对比分析  21-24
  2.4 CMOS1421线阵图像传感器  24-33
    2.4.1 CMOS1421的主要特性参数  24
    2.4.2 CMOS1421的芯片结构  24-26
    2.4.3 CMOS1421的工作模式与外部信号控制  26-31
    2.4.4 CMOS1421积分时间和线性比率的计算  31-33
第三章 交通流量检测系统硬件研究与实现  33-59
  3.1 系统总体方案  33-34
  3.2 系统光学成像分析  34-37
  3.3 系统控制电路  37-56
    3.3.1 FPGA驱动电路  37-40
    3.3.2 FPGA仿真时序  40-42
    3.3.3 高速AD采样电路  42-46
    3.3.4 DSP电路  46-50
    3.3.5 存储电路  50-54
    3.3.6 以太网接口电路  54-55
    3.3.7 JTAG接口  55-56
  3.4 系统电源  56-59
第四章 基于小波变换的车辆存在检测算法及仿真  59-73
  4.1 小波变换基本理论  59-65
    4.1.1 小波变换  59-61
    4.1.2 小波变换的快速算法  61-64
    4.1.3 基于小波变换的奇异性信号检测  64-65
  4.2 车辆存在检测算法及实现  65-70
  4.3 检测算法在DSP上的移植  70-73
第五章 系统调试及工程应用  73-79
  5.1 系统调试  73-76
    5.1.1 电源调试  73-74
    5.1.2 DSP调试  74-75
    5.1.3 FPGA控制时序验证  75-76
  5.2 工程应用  76-79
结论及进一步研究建议  79-81
  结论  79
  进一步研究的建议  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  84-85
致谢  85

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 交通工程与公路运输技术管理 > 交通工程与交通管理 > 交通调查与规划 > 交通调查 > 交通监测与探测器
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