固定场景下的智能视频监控系统研究与实现

论文摘要

随着视频监控系统的广泛应用,传统视频监控系统的缺陷逐渐显现,视频监控系统的智能化成为必然的发展趋势。针对传统视频监控系统的一些缺陷,结合摄像头固定的低运动场景的应用环境,本文提出了一套固定场景下的智能视频监控系统解决方案,对关键技术作了深入的研究,并实现了原型系统。运动检测是视频监控系统智能化的基础,本文在深入分析和研究多种运动检测算法的基础上,选取帧间差分法作为本系统的运动检测方法。针对原有的基于单个像素的帧间差分法计算量大,提取运动目标不完整的缺点,提出了一种基于16×16像素块的帧间差分法;该方法不仅减小了计算量,保证了运动检测实时性,而且可以更完整的提取运动目标。本文在实现帧间运动检测的基础上,针对MJPEG视频压缩算法没有去除帧间冗余信息,视频压缩比低的缺点做了改进。改进后的压缩算法根据运动检测算法提取出的运动目标区域,只对这些运动区域作压缩,忽略没有变化的背景区域。这使得在保证视频质量的同时,视频压缩比有了很大的提高,极大地减轻了视频数据网络传输与存储的压力。为了确保系统的实时性,本文还在视频采集模块设计和视频压缩算法实现等方面作了很多优化。视频采集模块采用乒乓缓存结构,实现了视频采集与处理的并行;还对YUV视频数据进行了子采样和分离存储,提高了视频压缩比,方便了后续的视频处理。针对DSP体系结构特点,完成了视频压缩算法在DSP上的优化实现,视频压缩速度有了很大的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的主要工作
• 1.4 章节安排
• 第二章 视频监控系统总体设计
• 2.1 视频监控系统前端的方案选型
• 2.2 硬件总体设计及系统工作流程
• 2.3 DSP 与ARM 接口硬件设计
• 2.4 DSP 程序总体设计
• 第三章 视频采集模块的设计与实现
• 3.1 视频采集相关知识
• 3.1.1 颜色空间及相互转换
• 3.1.2 视频图像子采样格式
• 3.2 视频采集模块硬件设计
• 3.2.1 图像传感器选型
• 3.2.2 视频缓冲电路设计
• 3.3 SCCB 总线协议的实现
• 3.3.1 SCCB 总线的工作原理
• 3.3.2 SCCB 三相写的实现
• 3.3.3 SCCB 三相写的调试
• 3.4 视频采集控制逻辑设计与实现
• 3.4.1 OV7640 视频数据输出时序
• 3.4.2 采集控制逻辑功能设计
• 3.4.3 采集控制逻辑具体实现
• 第四章 运动检测的研究与实现
• 4.1 运动检测的一般方法
• 4.1.1 图像差分法
• 4.1.2 光流法
• 4.2 图像差分法检测阈值的求取
• 4.2.1 基于差分图像直方图的阈值求取
• 4.2.2 基于图像传感器噪声特征的阈值求取
• 4.3 图像差分法的改进
• 第五章 视频压缩的实现与优化
• 5.1 图像和视频压缩标准简介
• 5.1.1 JPEG、JPEG2000 和MJPEG
• 5.1.2 MPEG 系列视频压缩标准
• 5.1.3 H.26x 系列视频压缩标准
• 5.1.4 视频压缩算法的选择
• 5.2 MJPEG 算法在DSP 上的实现与优化
• 5.2.1 DSP 体系结构及程序优化方法
• 5.2.2 MJPEG 算法工作原理
• 5.2.3 数据预处理的实现与优化
• 5.2.4 FDCT 的实现
• 5.2.5 量化的实现与优化
• 5.2.6 Z 型排序和游程编码的实现与优化
• 5.2.7 哈夫曼编码的实现与优化
• 5.3 MJPEG 算法的改进
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果