基于DSP的铁路路障视频检测与报警系统软件设计

论文摘要

发生在铁路道口和弯道区域的事故，给人们生命财产带来巨大的损失。现有的检测与监控方法，由于无法使机车司机及时获得道口和弯道区域的信息，因而不能满足要求。本文旨在通过在路边装设CCD摄像机与DSP处理报警系统，采用一系列视频处理算法，实现信息的本地处理分析，传输报警信号给机车司机，及时采取应急措施，减少事故。对于CCD摄像机采集到的被监控区图像，首先进行二值化和边缘提取等预处理。然后，本文将Hough变换用于提取直线铁轨区域，将连通域检测用于弯道铁轨区域的提取。针对运动路障，采用邻帧差分法进行运动目标检测，能够较好的适应光照变化，进而结合本文给出的运动趋势判定方法，决定是否报警；针对静止路障，采用背景差分法进行静止目标检测，同时采用本文提出的帧差监督的背景自适应更新法更新背景，并结合本文给出的判断路障实际大小的方法，决定是否报警。本文算法采用C语言编写，在PC上验证算法的正确性。然后对代码通过CCS和DSP／BIOS开发平台向目标板——TI公司的多媒体DSP开发板TMS320DM642EVM上的移植进行了研究。DSP／BIOS能够可视化地对系统环境进行设置，将整个系统划分为6个任务：系统初始化、软件初始化、图像采集、运动路障检测、静止路障检测、报警。通过同步信息交换，运动路障检测任务和静止路障检测任务轮换进行，实现任务调度。此外，本文对程序的优化进行了探讨，旨在一定程度减少运算量，提高程序效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 课题的国内外现状分析
• 1.2.1 视频监控系统在国内外发展概况
• 1.2.2 运动目标检测算法现状
• 1.2.3 DSP在视频领域的应用现状
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 图像处理基础与开发平台介绍
• 2.1 视频处理基础
• 2.1.1 色彩空间
• 2.1.2 YUV抽样
• 2.2 各种预处理算法
• 2.2.1 二值化
• 2.2.2 边缘提取
• 2.2.3 形态学处理
• 2.3 TMS320DM642介绍
• 2.3.1 TMS320DM642的CPU单元
• 2.3.2 TMS320DM642的Cache结构
• 2.3.3 TMS320DM642的视频接口
• 2.3.4 DM642的EDMA控制器
• 2.3.5 DM642外部存储器接口EMIFA
• 2.3.6 DM642的其它外设
• 2.4 CCS集成开发环境介绍
• 2.5 DSP/BIOS开发平台介绍
• 第3章 铁路路障检测方法
• 3.1 直线铁轨检测算法
• 3.2 弯道铁轨检测算法
• 3.3 运动路障检测算法
• 3.3.1 经典运动目标检测方法
• 3.3.2 邻帧差分法
• 3.3.3 运动趋势的判定方法
• 3.4 静止路障检测算法
• 3.4.1 背景差分法
• 3.4.2 帧差监督的自适应背景更新法
• 3.5 路障大小检测方法
• 第4章 基于DSP的路障检测软件设计及优化
• 4.1 DSP软件开发的一般流程
• 4.1.1 DSP系统设计一般方法
• 4.1.2 C6000系列DSP开发流程
• 4.2 路障检测软件流程设计
• 4.3 软件的移植
• 4.4 DSP/BIOS在设计中的应用
• 4.4.1 BIOS的开发步骤
• 4.4.2 DSP/BIOS的配置
• 4.5 Boot Loader
• 4.5.1 Boot Loader简介
• 4.5.2 Boot Loader执行过程
• 4.5.3 烧写擦除程序
• 4.6 软件的优化
• 4.6.1 C6000系列DSP软件优化流程
• 4.6.2 算法级优化
• 4.6.3 C语言级优化
• 4.6.4 对DSP/BIOS的优化
• 第5章 实验结果及分析
• 5.1 各种预处理
• 5.1.1 灰度化
• 5.1.2 二值化
• 5.1.3 边缘提取
• 5.2 用Hough变换提取直线铁轨
• 5.3 弯道铁轨区域检测
• 5.4 邻帧差分法检测运动目标
• 5.5 背景差分法检测静止目标
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文