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视频序列中全局运动估计技术研究及DSP实现

作　者: 王宝
导　师: 齐美彬；蒋建国
学　校: 合肥工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 运动目标检测全局运动估计宏块预判前景点去除特征点提取双迭代 DM6437 DSP优化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 56次
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内容摘要

运动目标检测是智能视觉监控的基础,在军事、交通、工业以及生物医学等领域具有广泛的应用前景。其中,动态场景下的运动目标检测依然面临着诸多挑战。目前,动态场景下的运动目标检测存在的主要问题是易受前景点的干扰,使准确性难以保证,并且计算量大难以实时检测。因此,限制了其广泛应用。本文在现有的研究成果上,针对动态场景下的运动目标检测的主要问题,对其进行了深入的研究。本文提出了一种基于图像金字塔分解的快速全局运动估计算法。为了提高计算速度与准确性,采用了三层金字塔进行多分辨率计算。在金字塔第一层图像中,进行宏块预判,去除不可靠宏块,通过块匹配算法粗略地求出摄像机运动参数,并将运动参数映射到金字塔第二层。在金字塔的后两层图像中,将宏块预判与基于块的前景点去除算法相结合,去除不可靠宏块,并对剩余宏块抽取特征点,并采用本文提出的一种新的特征点匹配算法,最终精确地求出摄像机运动参数。在每层金字塔图像中,参数的计算采用了双迭代的最小二乘法,进一步提高了计算的准确性。实验表明,本文算法在速度和准确性上有一定的提高。考虑了算法在DSP上实现的应用价值,本文将算法成功移植到了DM6437上。为了使算法能够在DM6437上实时运行,本文采用了CCS中的编译优化选项、EDMA数据搬移、常用数据放入片内、浮点转定点运算及线性汇编等方法对算法进行优化。实验结果表明本文算法在DSP上的性能良好,而且能够满足实时性要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题的研究背景  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
    1.2.1 静态场景下的运动目标检测  13-14
    1.2.2 动态场景下的运动目标检测  14-15
  1.3 课题的研究的内容与意义  15
  1.4 论文的结构安排  15-17
第二章全局运动估计  17-35
  2.1 全局运动估计概述  17
  2.2 全局运动估计原理及模型参数求解  17-27
    2.2.1 全局运动估计原理  17-18
    2.2.2 摄像机运动参数模型  18-23
      2.2.2.1 空间物体在平面上的投影模型  19-20
      2.2.2.2 摄像机的参数模型  20-23
    2.2.3 模型参数的求解方法  23-27
      2.2.3.1 直接求解参数法  23-25
      2.2.3.2 间接求解参数法  25-27
  2.3 目前常用的两种全局运动估计方法  27-33
    2.3.1 基于块匹配的运动估计技术  27-31
      2.3.1.1 块匹配算法的基本原理  27-28
      2.3.1.2 块匹配准则  28-29
      2.3.1.3 块匹配的搜索策略  29-31
    2.3.2 基于特征匹配的运动估计技术  31-32
      2.3.2.1 特征匹配的基本原理  31
      2.3.2.2 特征提取  31-32
      2.3.2.3 特征匹配  32
    2.3.3 两种算法的优缺点  32-33
  2.4 全局运动估计存在的问题  33
  2.5 本章小结  33-35
第三章基于图像金字塔分解的快速全局运动估计  35-47
  3.1 图像金字塔分解  35-36
  3.2 六参数摄像机运动模型  36-37
  3.3 基于梯度信息的宏块预判  37-38
  3.4 基于块的前景点去除  38-39
  3.5 特征匹配  39-40
  3.6 运动模型参数迭代求解  40-41
  3.7 背景运动补偿  41-42
  3.8 算法步骤及实验结果分析  42-46
    3.8.1 全局运动估计算法步骤  42-44
    3.8.2 实验结果分析  44-46
  3.9 本章小结  46-47
第四章基于DM6437 的目标检测算法实现  47-62
  4.1 DM6437 概述  47-49
  4.2 DSP 软件开发  49-50
    4.2.1 DSP 集成开发环境 CCS  49
    4.2.2 DSP/BIOS 介绍  49-50
  4.3 算法在 DM6437 上的实现  50-59
    4.3.1 系统软件框架  50
    4.3.2 算法在DSP 上优化  50-59
      4.3.2.1 DSP 程序优化流程  51
      4.3.2.2 C 代码的优化  51-58
      4.3.2.3 利用 DSP 的特性进行优化在实际的设计中,除了 C 代码优化能够提  58-59
      4.3.2.4 利用TI 公司的VLIB 函数进行优化  59
  4.4 实验结果分析  59-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 本文的主要工作及创新点  62
  5.2 对未来工作的展望  62-64
参考文献  64-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69-70

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