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基于达芬奇平台的嵌入式视频系统关键技术研究与实现

作　者: 任大韫
导　师: 刘杰
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 达芬奇技术自动曝光和自动白平衡运动目标检测人数统计嵌入式视频系统
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 3次
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内容摘要

嵌入式视频监控系统是集多媒体信息处理、计算机的交互性、通信的分布性和监控的实时性等技术于一体的综合系统。随着网络技术、多媒体技术、大规模集成电子技术的发展,嵌入式视频系统正全面迈向数字化、网络化、智能化和集成化的发展方向。本文以双核DM6446为核心处理器,对嵌入式视频监控系统及其关键技术进行了研究和实现。本文分析了达芬奇平台及双核处理器DM6446的软硬件框架；重点研究了自动曝光和自动白平衡算法,和基于运动目标检测的人数统计算法；最后,以TI的双核芯片TMS320DM6446作为核心处理器,设计了嵌入式视频系统。其核心模块有：视频采集和预处理,自动曝光和自动白平衡算法以及人数统计算法模块,视频显示模块,告警模块。在图像曝光方面,本文分析了常用的自动曝光算法,针对常用算法在计算图像平均亮度及调整参数方面的不足之处,综合考虑算法效果及系统效率,提出了一种基于带加权的均匀分区方法来计算图像平均亮度,同时采用一种逐渐逼近的离散不等步长方法调整曝光参数进行快门控制及增益补偿。对自动白平衡算法,则基于灰度世界假设,来实现白平衡处理。面向视频智能化发展,本文分析了运动目标检测的常用方法,研究了图像去噪处理方法均值滤波和中值滤波,以及背景建模方法及运动目标后处理,并在此基础上提出了一种基于运动目标检测的区域式人数统计算法。在使用滤波技术进行图像去噪之后,采用一种自适应背景消减法,结合边缘检测技术及形态学处理方法,基于目标大小实现了区域式人数统计算法。在对算法研究分析的基础上,本文以DM6446作为核心处理器,设计了嵌入式视频系统,基于Codec Engine机制实现了算法的封装和移植,采用多线程方式实现了视频采集和预处理,视频处理算法,视频显示,告警管理等核心模块。最后通过系统的集成及测试,验证了文中自动曝光和自动白平衡(AEWB)算法以及人数统计算法在达芬奇平台上的可行性及正确性,实验结果表明,AEWB算法在本文平台上能够有效的提高图像质量。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 嵌入式视频监控系统研究现状  10-12
    1.2.1 视频监控系统发展历史  10
    1.2.2 典型的嵌入式视频媒体开发平台  10-11
    1.2.3 嵌入式视频系统关键技术  11-12
  1.3 本文的主要研究内容  12-13
第二章嵌入式视频系统平台  13-20
  2.1 达芬奇技术平台  13-14
  2.2 嵌入式视频系统硬件架构  14-17
    2.2.1 双核处理器-DM6446  14-16
    2.2.2 系统硬件架构  16-17
  2.3 嵌入式视频系统软件架构  17-18
    2.3.1 系统软件架构  17-18
    2.3.2 软件开发环境  18
  2.4 小结  18-20
第三章自动曝光和自动白平衡  20-26
  3.1 自动曝光原理及方法  20-21
    3.1.1 自动曝光原理  20
    3.1.2 自动曝光求取平均亮度方法  20-21
    3.1.3 自动曝光的参数调整  21
  3.2 基于加权均匀分区的自动曝光算法  21-22
  3.3 逐渐逼近的曝光参数调整方法  22-23
  3.4 自动白平衡原理  23
  3.5 自动白平衡算法分析  23-26
第四章运动目标检测研究  26-35
  4.1 运动目标检测常用方法  26-28
    4.1.1 光流法  26-27
    4.1.2 帧间差分法  27-28
    4.1.3 背景消减法  28
  4.2 运动目标检测预处理  28-29
    4.2.1 中值滤波  29
    4.2.2 均值滤波  29
  4.3 背景建模  29-32
    4.3.1 统计平均法  30
    4.3.2 单高斯背景模型  30-31
    4.3.3 混合高斯背景模型  31-32
  4.4 运动目标检测后处理  32-33
  4.5 基于运动检测的人数统计  33-35
第五章系统设计与实现  35-47
  5.1 系统总体设计  35-37
  5.2 视频采集和显示  37-40
    5.2.1 视频预处理模块  37-38
    5.2.2 视频采集设计  38-39
    5.2.3 视频显示模块  39-40
  5.3 视频智能分析处理  40-45
    5.3.1 自动曝光和自动白平衡算法设计  40-42
    5.3.2 人数统计算法设计  42
    5.3.3 算法的封装和移植  42-45
      5.3.3.1 编解码引擎的原理  42-44
      5.3.3.2 智能视频分析算法的移植  44-45
  5.4 告警模块  45-46
  5.5 小结  46-47
第六章系统性能分析  47-50
  6.1 集成环境  47
  6.2 性能分析  47-50
    6.2.1 自动曝光和自动白平衡算法分析  47-48
    6.2.2 人数统计算法分析  48-50
第七章总结和展望  50-52
  7.1 本文工作总结  50
  7.2 进一步的工作  50-52
参考文献  52-54
致谢  54-55
攻读学位期间发表的学术论文目录  55

基于达芬奇平台的嵌入式视频系统关键技术研究与实现

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