基于uClinux和DSP的单目导盲系统应用研究

论文摘要

近年来,随着计算机视觉和智能导航的飞速发展,图像识别技术在众多领域都发挥着越来越重要的作用,从利用生物识别的门禁系统到大规模智能交通控制系统,图像识别技术为类似的许多问题提供全新的科学方法和更先进的解决方案。在智能导航应用领域,图像处理与识别技术已经取得了众多的成就。这些应用多集中在车辆导航,用于眼盲或视障人群上的导盲技术仍然是个值得去探索的领域,毕竟它的研究目标—盲道有其自身特殊性。随着人类文明程度的提高,对带生理缺陷人群的关注与关爱正体现着这种社会文明的进步。世界上,绝大多数国家都在城市道路两侧铺设了专供盲人使用的通道,称为盲道。据笔者在我国的许多大城市调查发现,盲道的使用率是非常低的。这一方面和盲人的出行频率有关,另一方面和盲道提供的便利性与安全性有很大关系。本文针对当前城市盲道并未给盲人出行带来实质帮助,提出了一种能为盲人或视弱人群提供导航的基于盲道识别的嵌入式系统的设计方案。结合高性能定点DSP ADSP-BF533和视频解码芯片SAA7113,设计了图像处理硬件平台,移植了嵌入式操作系统并给出了算法实现与优化方法。实验结果显示,系统在自然盲道情况下达到了必需的处理的实时性和判断的准确性要求,可以很好地服务于盲人的独立出行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 课题背景及概况
• 1.2 论文内容安排
• 第二章 结构化盲道模型
• 2.1 盲道及其结果规范
• 2.2 坐标系关系
• 2.2.1 人体坐标系
• 2.2.2 摄像机坐标系
• 2.2.3 图像坐标系
• 2.2.4 图像内存映射坐标系
• 2.3 基本假设与近似
• 2.3.1 直道约束模型
• 2.3.2 弯道假设
• 第三章 硬件系统设计
• 3.1 图像处理现有平台比较
• 3.2 处理器选型
• 3.2.1 BF533 处理器核
• 3.2.2 BF533 系统架构与外围接口
• 3.3 系统平台组成
• 3.4 图像采集方案
• 3.4.1 并行外围接口PPI
• 3.4.2 SAA7113 的工作模式
• 3.4.3 12C 时序模拟实现SAA7113 寄存器配置
• 3.4.4 FPGA 实现图像硬件开窗
• 3.5 数据传输、图像存储与DMA 技术
• 3.6 DSP 存储空间的设计
• 3.6.1 片内存储配置
• 3.6.2 片外存储扩展
• 3.6.3 CACHE 的开启
• 3.7 WM8731 与音频输出
• 第四章 软件实现及算法应用
• 4.1 UCLINUX 移植及交叉编译环境建立
• 4.1.1 μClinux 与Linux 的区别
• 4.1.2 开发模式与交叉编译
• 4.1.3 移植μClinux
• 4.2 外围设备驱动程序
• 4.2.1 PPI 视频帧捕捉驱动
• 4.2.2 音频系统驱动与OSS
• 4.3 系统软件流程
• 4.4 算法应用
• 4.4.1 逆透视变换
• 4.4.2 颜色空间转换
• 4.4.3 预处理
• 4.4.4 边缘检测
• 4.4.5 细化及二值化
• 4.4.6 直线、圆检测
• 4.4.7 弯道曲线拟合
• 4.4.8 帧间信息利用
• 4.4.9 后端判决输出
• 4.5 实验结果与算法效率评估
• 第五章 系统优化与效率改进
• 5.1 程序级优化
• 5.1.1 数据类型选用
• 5.1.2 数值操作优化
• 5.1.3 变量声明修饰符
• 5.1.4 函数调用
• 5.1.5 程序流程优化
• 5.2 基于BF533 特定硬件架构的优化
• 5.2.1 并行流水线
• 5.2.2 并行指令使用
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢