基于ZYNQ的行人检测系统软硬件协同实现

发布时间：2017-06-22 09:14

  本文关键词：基于ZYNQ的行人检测系统软硬件协同实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,我国汽车保有量快速增长,道路交通安全问题受到广泛关注。车载行人检测系统作为辅助驾驶系统中的重要组成部分,可以有效保护道路上的行人。由于车辆行驶速度快且汽车空间和能源有限,因此能够研究出一套实时性好、准确度高、体积小、功耗低的车载行人检测系统具有重要的实际意义。本系统在仔细研究国内外行人检测相关技术的基础上,利用统计转换直方图(CENsus Transform HISTogram, CENTRIST)特征和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类器进行行人识别,通过滑动窗口扫描法遍历整幅图像,检测视频帧中存在的所有行人。本设计是在Xilinx公司的ZYNQ可拓展平台上采用软硬件协同设计方法实现,将图像采集、行人检测、高清显示集合到一个嵌入式系统中。系统在FPGA部分完成硬件加速IP核的设计,ARM部分完成CENTRIST算子提取和SVM分类器设计。这种方法既充分利用了FPGA强大的并行运算能力与丰富的逻辑资源,又结合了ARM在搭建操作系统与实现复杂算法方面的优点。本文主要工作有：(1)构建基于ZYNQ可拓展平台的嵌入式开发环境,包括制作Linux内核镜像(zImage)和根文件系统,OpenCV库和Qt库的移植等。(2)在ZYNQ芯片的可编程逻辑(Programmable Logic, PL)部分设计系统关键模块,包括硬件加速IP核、ARM和FPGA之间视频传输通道(VDMA),其中硬件加速IP核是利用Vivado_HLS工具进行设计,将图像的缩放、灰度化、边缘特征提取算法进行硬件加速。(3)在ZYNQ芯片的处理器系统(Processing System, PS)部分即ARM内完成两部分工作,首先是复杂算法的设计,包括CENTRIST算子和SVM分类器,其次是驱动程序的设计,包括图像传输通道(VDMA) IP核的驱动程序设计。本设计采用软硬件协同设计方法完成了基于ZYNQ的行人检测系统,具有准确度高、实时性好、体积小、界面友好等特点。
【关键词】：行人检测 ZYNQ CENTRIST SVM 软硬件协同设计
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 行人检测技术研究现状及发展趋势11-15
• 1.2.1 特征提取算法发展状况13
• 1.2.2 分类识别算法发展状况13-15
• 1.3 常用行人检测数据库15
• 1.4 基于ZYNQ的行人检测系统的研究难点15-16
• 1.5 论文主要内容及结构16-18
• 第2章 基于ZYNQ的行人检测系统的总体结构18-28
• 2.1 系统总体结构18-19
• 2.2 开发平台19-25
• 2.2.1 ZedBoard开发板19-21
• 2.2.2 ZYNQ芯片简介21-23
• 2.2.3 HDMI接口23-24
• 2.2.4 DDR3控制器24-25
• 2.3 开发工具XPS和Vivado HLS25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 行人检测相关算法28-46
• 3.1 图像预处理28-30
• 3.1.1 图像缩放29
• 3.1.2 灰度化29-30
• 3.1.3 图像边缘特征提取30
• 3.2 常用的行人特征提取算法30-35
• 3.2.1 Haar-like特征31-32
• 3.2.2 HOG特征32-33
• 3.2.3 LBP特征算子33-34
• 3.2.4 CENTRIST特征34-35
• 3.3 常用行人检测分类识别算法35-43
• 3.3.1 人工神经网络算法分类器36-37
• 3.3.2 AdaBoost算法分类器37-39
• 3.3.3 SVM算法分类器39-43
• 3.4 窗口融合算法43-44
• 3.5 基于CENTRIST+SVM的行人检测44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 基于ZYNQ的行人检测系统实现46-66
• 4.1 基于ZYNQ的行人检测系统硬件工程设计46-54
• 4.1.1 AXI接口48-50
• 4.1.2 AXI VDMA配置50-52
• 4.1.3 硬件加速模块IP核设计52-54
• 4.2 嵌入式开发环境搭建54-57
• 4.2.1 制作Linux内核、设备树、根文件系统55-56
• 4.2.2 QT和OpenCV移植56-57
• 4.3 基于ZYNQ的行人检测系统软件工程设计57-64
• 4.3.1 训练分类器58-60
• 4.3.2 VDMA IP核的驱动设计60-62
• 4.3.3 制作软件工程可执行文件62-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第5章 系统调试与实验结果分析66-78
• 5.1 系统调试66-68
• 5.2 实验结果分析68-76
• 5.2.1 硬件加速68-70
• 5.2.2 系统测试与分析70-76
• 5.3 本章小结76-78
• 第6章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-85
• 致谢85-86
• 作者简介86

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本文编号：471369