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基于ARM9的人脸识别系统硬件平台设计

作　者: 姜钰
导　师: 丁万山
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 人脸识别 TVP5147M1 CPLD 嵌入式Linux ARM9
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要

人脸识别技术涵盖了图像处理,模式分类以及机器视觉等学科。随着计算机技术的迅猛发展,人脸识别系统中高性能自动识别技术的实现代价降低到了可以接受的程度。传统的人脸识别系统由大型的、高性能的计算机和专用的成像设备组成,该类设备应用于大型的识别场合,具有海量存储的属性。但是在小型场合,如企业考勤、家庭防盗、手机解锁等,采用这样的计算机虽然在识别精度上能达到很好的效果,而由于其成本高,反而没有较好的市场效益。本文提出了构建小型人脸识别系统的方案,并从硬件设计、硬件调试和软件设计三方面详细描述了人脸识别系统硬件平台的设计流程。1、硬件电路的设计。首先描述了硬件设计的总体方案,然后将硬件设计按模块划分为电源模块设计、数据采集模块设计、分类识别模块设计和输入输出模块设计四部分,并详细阐述了其设计过程。2、硬件系统的调试过程。首先介绍了ADS交叉编译工具、H-jtag调试代理以及AXD调试工具的使用,然后设计了串口调试、TVP5147M1芯片的初始化调试等子程序,并描述了调试的结果。3、系统软件的设计和调试。软件设计包括嵌入式Linux操作系统的移植及设备驱动程序的开发、系统主程序的设计以及嵌入式WEB服务器的构建三个方面。在Linux操作系统移植部分,简要阐述了交叉环境的搭建、U-boot移植、内核编译以及文件系统建立,着重介绍了驱动程序的开发。采集程序部分包括主程序、TVP5147M1芯片初始化子程序、LCD控制子程序以及图片的保存程序等。最后简要描述了嵌入式WEB服务器的搭建过程以及实现的结果。本文选用三星公司生产的S3C2440A高性能ARM9处理器,系统执行效率高。根据设计,系统能完整采集单帧图片数据,有效地保护了数据的完整性。系统作为便携式人脸识别硬件平台,也可通过程序的修改适应各种图像采集场合的应用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
图表清单  10-13
注释表  13-14
第一章绪论  14-18
  1.1 课题研究背景和意义  14
  1.2 国内外研究现状  14-15
  1.3 人脸识别系统的相关原理  15-16
    1.3.1 PCA 和 LDA 及其相关方法  15
    1.3.2 支持向量机（SVM）的人脸识别方法  15-16
    1.3.3 基于小波变换的人脸识别  16
  1.4 论文的主要研究内容及结构  16-17
  1.5 本章小结  17-18
第二章系统总体实现方案  18-22
  2.1 系统的总体结构设计  18-19
  2.2 课题的技术难点与拟完成目标  19-21
    2.2.1 课题的技术难点  19-20
    2.2.2 课题完成的目标  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第三章系统硬件设计  22-53
  3.1 系统硬件结构总体方案  22-23
  3.2 摄像头选择以及输出格式研究  23-24
  3.3 电源模块设计  24-25
  3.4 视频采集模块设计  25-32
    3.4.1 TVP5147M1 芯片介绍  26
    3.4.2 TVP5147M1 外围电路设计  26-32
  3.5 数据缓存模块设计  32-38
    3.5.1 器件选择  32-34
    3.5.2 CPLD 外围电路设计  34
    3.5.3 数据缓存模块电路设计  34-38
  3.6 识别分类模块设计  38-47
    3.6.1 S3C2440A 处理器简介  38-39
    3.6.2 S3C2440A 核心板  39-40
    3.6.3 SDRAM 硬件接口电路  40-42
    3.6.4 NAND Flash 硬件接口电路  42-43
    3.6.5 JTAG 接口电路  43
    3.6.6 图像数据读取电路设计  43-44
    3.6.7 UART 接口电路设计  44-46
    3.6.8 LCD 与触摸屏接口电路设计  46-47
  3.7 输入输出模块设计  47-52
    3.7.1 键盘和LED 电路设计  48
    3.7.2 网络接口电路设计  48-50
    3.7.3 USB 接口电路设计  50-52
  3.8 本章小结  52-53
第四章硬件系统调试  53-69
  4.1 印刷电路板的制作及抗干扰  53-54
  4.2 系统硬件的调试  54-68
    4.2.1 电源模块的调试  55
    4.2.2 ARM 集成开发环境与调试工具  55-57
    4.2.3 ARM 启动代码简介  57-58
    4.2.4 串口通讯模块调试  58-59
    4.2.5 TVP5147M1 芯片调试  59-63
    4.2.6 数据缓存模块调试  63-64
    4.2.7 CPU 外围电路调试  64-68
  4.3 本章小结  68-69
第五章系统软件设计  69-93
  5.1 嵌入式操作系统的选择  69-70
  5.2 嵌入式Linux 系统的移植  70-81
    5.2.1 嵌入式交叉环境的搭建  70-72
    5.2.2 U-boot 的移植  72-74
    5.2.3 嵌入式Linux 内核编译  74-76
    5.2.4 文件系统映像的建立  76-77
    5.2.5 嵌入式Linux 驱动开发  77-81
  5.3 图像采集程序设计  81-89
    5.3.1 主程序设计  81-82
    5.3.2 TVP5147M1 芯片的初始化  82-83
    5.3.3 数据的采集与处理程序设计  83-85
    5.3.4 LCD 显示及移位控制程序设计  85-86
    5.3.5 图片存储程序设计  86-89
    5.3.6 嵌入式Linux 启动项的调整  89
  5.4 嵌入式WEB 服务器的应用  89-91
    5.4.1 嵌入式Boa 服务器概述  89-90
    5.4.2 嵌入式Boa 服务器移植  90-91
  5.5 本章小结  91-93
第六章总结与展望  93-96
  6.1 全文工作总结  93-95
  6.2 后续工作展望  95-96
参考文献  96-99
致谢  99-100
在学期间的研究成果及发表的学术论文  100-101
附录I PCB 板  101-102
附录II 摄像头器件  102-103
附录III 系统实物图  103

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