基于ARM和DSP的火灾预警系统的设计与实现

发布时间：2021-02-21 04:28

　　传统的基于传感器的火灾探测技术,很难满足大空间、环境恶劣的工业场所以及户外的火灾监测。随着数字图像处理技术、网络技术、嵌入式技术的发展,使一种以视频为基础的智能化火灾检测与预警方法成为可能。用图像火灾监测技术替代传统的传感器检测技术能满足现代大空间建筑火灾预警的要求。本文设计了一种基于ARM和DSP的嵌入式火灾预警系统,ARM是主控制器,DSP相当于协处理器。在ARM和Linux系统上,实现视频图像的采集、无线图像传输、报警等,在DSP上实现火灾图像识别算法。本文设计的火灾图像识别算法,基于火焰和烟雾两种模型,两种模型同时运算,只要其中一种模型疑似火灾便报警,基于两种模型的火情识别算法,能更加快速的预报火情。论文首先分析了课题的研究背景和意义以及基于数字图像处理的火灾预警系统的研究现状及发展。然后介绍了基于ARM和DSP的嵌入式火灾预警系统的设计原则、总体结构和框图,阐述了系统硬件各个模块的设计。根据系统的硬件资源,搭建了嵌入式Linux软件平台,建立了交叉编译开发环境。文中重点研究了火情识别算法,改进的基于小波分析、混合高斯模型、RGB和HIS模型的火情识别算法能很好的排除干扰,准确... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 基于数字图像处理的火灾预警系统的研究现状及发展
    1.3 论文主要工作
第2章 系统硬件设计
    2.1 系统总体设计
        2.1.1 系统概述及设计原则
        2.1.2 系统组成及功能
    2.2 嵌入式模块设计
        2.2.1 ARM模块
        2.2.2 DSP模块
        2.2.3 ARM和DSP的通信设计
        2.2.4 GPRS模块
        2.2.5 USB摄像头模块
第3章 系统软件平台构建
    3.1 嵌入式LINUX操作系统
    3.2 LINUX的开发环境及开发工具
        3.2.1 建立交叉编译环境
        3.2.2 建立NFS调试环境
    3.3 BOOTLOADER引导程序移植
    3.4 LINUX内核的移植与配置
    3.5 LINUX文件系统
    3.6 LINUX设备及其驱动程序
        3.6.1 LINUX驱动程序基本原理
        3.6.2 HPI驱动程序
        3.6.3 NANDFLASH驱动程序的移植
        3.6.4 USB驱动程序的移植
        3.6.5 USB摄像头驱动移植
        3.6.6 网卡驱动移植
    3.7 DSP软件开发环境
        3.7.1 CCS集成开发环境
        3.7.2 实时操作系统DSP/BIOS
        3.7.3 CSL-基于CCS的DSP片级支持库
第4章 火灾图像识别算法研究及实现
    4.1 数字图像处理基础
        4.1.1 图像及其分类
        4.1.2 数字图像处理方法
        4.1.3 数字图像的表示
    4.2 火灾图像视觉特征
        4.2.1 火焰图像的视觉特征
        4.2.2 烟雾图像的视觉特征
    4.3 视频图像预处理
        4.3.1 彩色图像灰度化
        4.3.2 图像噪声处理
        4.3.3 图像增强
    4.4 异常情况监测
        4.4.1 背景差值法
        4.4.2 图像差分法
    4.5 火灾图像提取
        4.5.1 火焰图像提取
        4.5.2 烟雾图像提取
    4.6 烟雾火焰图像的特征匹配
第5章 系统软件设计
    5.1 系统总体软件设计
    5.2 视频图像采集
        5.2.1 Video4Linux编程
        5.2.2 图像采集的具体实现
    5.3 GPRS图像传输
        5.3.1 GPRS概述
        5.3.2 GPRS网络结构
        5.3.3 GPRS技术优势
        5.3.4 GPRS传输图像的软件设计
第6章 系统测试及分析
    6.1 测试环境
    6.2 测试内容
        6.2.1 监控系统测试
        6.2.2 火情识别算法测试
    6.3 测试结论
        6.3.1 测试结果
        6.3.2 出现的问题和原因以及解决办法
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
附录B 攻读硕士学位期间所参加的科研项目
附录C 系统硬件实物图
附录D 部分程序代码


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像噪点去除的微波设备火情预警系统[J]. 杨坤,朱建柳,黄立新,金晓怡,马盼.  计算机测量与控制. 2018(07)
[2]微灭火理论与应用[J]. 孙方楠,梁后健,张课.  低碳世界. 2017(20)
[3]基于图像处理的家居火灾检测和消防报警[J]. 盛凯.  黑龙江科技信息. 2017(03)
[4]基于MATLAB数字图像处理的傅立叶变换设计[J]. 冷斌,涂小华.  江西化工. 2015(05)



本文编号：3043841