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基于人脸检测与定位的DSP网络视频监控系统研究

作　者: 朱来东
导　师: 廉小亲
学　校: 北京工商大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: DSP 人脸检测 定位追踪 网络监控
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着IT业的飞速发展,计算机技术、嵌入式技术、嵌入式软件技术的迅速发展成为当今最热门的话题;新一代智能视频监控越来越受到大家的广泛关注。而传统的视频监控由人工进行视频监测发现安全隐患或异常状态,这种应用具有其固有的缺点,难以实现实时的安全监控和检测管理。因此传统的视频监控系统正逐渐被淘汰。而基于DSP嵌入式新一代智能型分析视频监控系统正日益受到业界关注,此类视频监控系统具有通过区分监控对象的外形、动作等特征,做到主动收集、分析数据,并根据预设条件执行报警、记录、分析等优点,在市场上占据越来越重要的位置。本文的工作便是设计以DSP处理器为核心的硬件平台,在此基础上,在CCS集成开发环境中实现人脸检测算法、人脸定位与跟踪算法,为实现新一代智能视频监控提供技术基础。本文首先介绍了人脸检测、定位与跟踪算法的基本原理,设计了一种基于DSP的实时视频监控系统的硬件总体架构;综合需求分析以及视频监控实时性要求的特点,结合DSP处理器的丰富资源设计了视频采集接口、视频输入接口、视频输出接口、网络传输接口等重要硬件模块接口。其次,在软件设计方面,设计了软件系统总体框架,在总体框架的基础上,结合视频采集、H.263编解码算法,设计并实现人脸检测算法、人脸定位与跟踪算法等核心算法。并对这些算法进行优化,使得优化后人脸检测定位与跟踪算法在DSP平台上运行流畅,最后利用TI C6000系列推出的TCP/IP NDK (Network Developer Kit),对DSP/BIOS进行了有效的配置,使得原本不是真正意义上的实时操作系统DSP/BIOS可以进行网络传输,实现了人脸检测的准确定位与追踪,进而实现无障碍的网络实时监控,达到了良好的效果,满足了课题的要求。最终测试结果表明:本方案设计的视频监控系统各部分正常运行,系统工作稳定,软硬件完全符合设计要求,从而为以后更好地开展新一代智能视频监控系统设计工作做铺垫。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题背景与意义  9-10
  1.2 视频监控系统发展概况  10-13
  1.3 课题可行性分析  13-14
    1.3.1 市场可行性  13-14
    1.3.2 技术可行性  14
  1.4 研究的内容与难点  14-17
第二章 人脸检测定位与追踪  17-24
  2.1 人脸检测方法概述  17-18
    2.1.1 基于模板的方法  17
    2.1.2 基于特征的方法  17
    2.1.3 基于肤色模型的方法  17-18
  2.3 人脸识别方法概述  18-21
    2.3.1 基于几何特征的识别方法  20
    2.3.2 模板匹配方法  20
    2.3.3 特征脸方法  20
    2.3.4 弹性图匹配方法  20-21
    2.3.5 神经网络法  21
    2.3.6 隐马尔可夫模型  21
  2.4 人脸追踪技术  21-24
    2.4.1 基于目标预测的人脸追踪  22
    2.4.2 基于目标追踪的人脸追踪  22-23
    2.4.3 基于人脸检测的人脸追踪  23-24
第三章 系统硬件方案设计  24-37
  3.1 网络视频监控系统总体设计  24-25
    3.1.1 监控系统总体硬件架构设计  24
    3.1.2 系统硬件架构关键点  24-25
  3.2 硬件模块接口设计  25-33
    3.2.1 视频采集及显示模块  25-26
    3.2.2 视频输入模块  26
    3.2.3 视频输出模块  26-28
    3.2.4 网络模块  28-29
    3.2.5 外围存储模块  29-32
    3.2.6 电源模块  32-33
  3.3 主要芯片选择  33-37
    3.3.1 主控芯片选择  33-34
    3.3.2 视频解码芯片  34-36
    3.3.3 视频编码芯片  36-37
第四章 系统软件方案设计  37-66
  4.1 TMS320C6X 的软件开发环境  37-40
    4.1.1 CCS 集成开发环境  37-39
    4.1.2 CCS 系统开发组件  39
    4.1.3 CCS 主要功能  39-40
  4.2 TMS320C6x DSP 软件开发及代码优化  40-43
    4.2.1 软件开发流程  40-42
    4.2.2 TMS320C6x 的C 代码优化方法  42-43
  4.3 系统软件总体方案实现  43-45
    4.3.1 系统数据流程  43-44
    4.3.2 系统软件总体架构  44-45
    4.3.3 系统软件架构关键点  45
  4.4 系统数据传输算法  45-50
    4.4.1 H.263 压缩算法  46-49
    4.4.2 BT.656 并行数据结构  49-50
  4.5 软件模块设计  50-62
    4.5.1 系统初始化软件模块  50-51
    4.5.2 视频采集及显示软件模块  51-54
    4.5.3 人脸检测系统的方案设计  54-58
    4.5.4 人脸检测算法的难点与优化  58-59
    4.5.5 人脸定位追踪方案设计  59-62
    4.5.6 人脸定位追踪算法的难点与优化  62
  4.6 网络接入软件的实现  62-66
    4.6.1 DSP/BIOS  62-63
    4.6.2 网络开发套件NDK  63-66
第五章 系统测试  66-70
  5.1 测试环境  66
  5.2 测试内容  66-67
  5.3 测试结果  67-70
第六章 总结与展望  70-72
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-74
在校期间发表论文  74-75
致谢  75-76
附录  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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