基于FPGA的便携式智能视频监视系统的设计与实现

基于FPGA的便携式智能视频监视系统的设计与实现

论文摘要

视频监视系统在现代社会发挥着越来越重要的作用,它广泛应用于国防建设、交通管制、以及一些实时性的公共安全。但是现有的大多数视频监视系统仍依赖于监视人员的现场操作和对大量视频数据的处理,导致了资源的浪费,也不能及时的对异常情况进行处理。另外,传统的视频监视系统体积庞大,系统复杂,成本较高。随着安全监视系统使用的日益普遍,传统的系统在使用中受到很大的限制。针对视频监视系统对实时性、可靠性、便携性的要求,本文在传统的视频监视系统的基础上设计并实现了基于FPGA的便携式智能视频监视系统。本文在查阅了大量的相关文献之后,采用帧差法对图像进行运动检测,自动检测图像中的运动物体,无需人为干预就可及时发现监视环境内的运动物体。由于FPGA具有高速的数据处理能力,故系统可以对环境进行实时检测。本文根据系统功能对整个系统进行整体设计并进行模块划分,然后对每个模块进行详细设计,最后经测试完成。系统主要包括三大功能:运动检测、视频输出显示和人机交互。本文以FPGA为核心,简化系统的结构,提高系统的灵活性,从而也增加系统的便携性。系统采用Altera公司的DE2作为开发平台,同时采用Altera公司的DC2模块进行视频采集,DE2与DC2完美的结合是本系统成功的关键。在运动检测的基础上,为了便于监视人员观察监视环境的情况,本文增加视频输出显示功能,通过监视器可以实时显示监视图像。人机交互功能可以让使用者方便的操控系统,本文在FPGA的基础上又引入NiosⅡ软核处理器,提高了系统的控制能力,也使系统人机交互的实现更加方便。本文详细介绍了各个模块的设计方法和实现过程,经测试,该系统实现了预期的基本功能,具有很好的实时性、可靠性和便携性,具有广泛的应用前景。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 研究现状
  • 1.3 便携式智能视频监视系统的应用及意义
  • 1.4 论文的组织结构
  • 第2章 相关技术介绍
  • 2.1 运动检测的常用方法
  • 2.1.1 帧差法
  • 2.1.2 光流法
  • 2.1.3 背景减法
  • 2.1.4 其他方法
  • 2.1.5 运动检测在本文中的应用
  • 2.2 FPGA设计介绍
  • 2.2.1 开发环境
  • 2.2.2 硬件描述语言
  • 第3章 硬件平台与NiosⅡ处理器配置
  • 3.1 硬件平台
  • 3.1.1 DE2开发板
  • 3.1.2 DC2摄像头
  • 3.2 NiosⅡ软核处理器特点
  • 3.2.1 Avalon片上总线
  • 3.2.2 采用NiosⅡ软核处理器的优势
  • 3.3 配置NiosⅡ软核处理器
  • 3.3.1 配置NiosⅡ硬件逻辑
  • 3.3.2 NiosⅡ处理器软件设计方法
  • 第4章 监视系统总体设计
  • 4.1 功能概述
  • 4.2 系统分层控制
  • 4.3 监视系统总体结构
  • 第5章 视频数据处理的设计与实现
  • 5.1 模块划分
  • 5.2 视频数据输入
  • 5.3 视频输出显示
  • 5.3.1 RGB色彩还原
  • 5.3.2 镜像转换
  • 5.3.3 SDRAM缓存
  • 5.3.4 VGA显示
  • 5.4 安全检测
  • 5.4.1 视频数据预处理
  • 5.4.2 数据缓存
  • 5.4.3 运动检测
  • 第6章 系统整合实现与系统测试
  • 6.1 系统整合实现
  • 6.2 FPGA芯片配置
  • 6.3 监视系统功能测试
  • 第7章 结束语
  • 7.1 工作总结
  • 7.2 未来工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 相关论文文献

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