面向行人检测的HOG电路设计与优化

发布时间：2021-01-19 06:59

　　行人检测作为监视、汽车系统和机器人等多个应用领域的关键技术,日益复杂的应用环境,需要行人检测具有更快的响应时间。梯度直方图（Histograms of Oriented Gradients,HOG）以其鲁棒性,和对各种纹理对象较高的检测精度,成为广泛用于行人检测的特征提取方法。但其高复杂度和计算密集是嵌入式系统实时检测的制约问题。因此,本文主要研究HOG算法及其硬件加速电路的优化设计,进而实现低延迟、高吞吐量的HOG加速电路,从而加快行人检测速度。本文首先通过分析计算精度对HOG特征提取准确性的影响,确定采用18位定点计算,通过坐标旋转数字计算方法（Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC）迭代过程中融合双线性插值权重和方向区间计算,改进CORDIC算法计算流程,减少了直方图生成模块的计算时间。以此为基础,优化设计了HOG硬件加速电路,包括单元存储结构、直方图生成电路、直方图归一化电路三部分。针对单元存储结构,通过共享和重用单元减少存储器的带宽,采用高效的内存访问模式,提供同步访问不同功能块所需的内存区域,避免了在不同的计算阶段重复计算。针... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究内容与设计指标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 设计指标
    1.4 论文组织结构
第二章 基于HOG行人检测算法
    2.1 行人检测方法概述
        2.1.1 基于Haar特征的方法
        2.1.2 基于Shapelet特征的方法
        2.1.3 基于HOG特征的方法
    2.2 HOG+SVM行人检测算法分析
    2.3 HOG特征提取算法
        2.3.1 颜色空间归一化
        2.3.2 梯度和方向计算
        2.3.3 直方图生成
        2.3.4 直方图归一化
    2.4 本章小结
第三章 HOG算法改进
    3.1 HOG算法参数分析
        3.1.1 HOG算法参数
        3.1.2 最优计算精度选取
    3.2 基于CORDIC的梯度幅值和方向计算
        3.2.1 CORDIC算法原理
        3.2.2 CORDIC算法改进
        3.2.3 CORDIC算法验证
    3.3 本章小结
第四章 HOG硬件加速电路设计与优化
    4.1 单元存储结构优化设计
    4.2 直方图生成电路设计
        4.2.1 梯度幅值和方向电路优化设计
        4.2.2 梯度幅值和方向电路仿真
        4.2.3 直方图生成电路设计
    4.3 直方图归一化电路设计
        4.3.1 平方根倒数计算电路设计
        4.3.2 平方根倒数计算电路仿真
        4.3.3 直方图归一化电路设计
    4.4 本章小结
第五章 实验结果与分析
    5.1 功能与性能仿真
        5.1.1 实验环境
        5.1.2 检测准确率分析
        5.1.3 检测速率分析
        5.1.4 FPGA资源占比分析
        5.1.5 指标对比
    5.2 系统验证
        5.2.1 行人检测系统设计
        5.2.2 HOG加速单元检测效果
        5.2.3 行人检测系统演示
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]行人检测综述[J]. 王文豪,高利,吴绍斌,赵亚男.  摩托车技术. 2019(01)
[2]基于Adaboost的行人检测综述[J]. 张溪樾.  电子制作. 2019(01)
[3]基于HOG-LBP特征和SVM分类器的视频摘要方法[J]. 程海鹰,王凤随,朱树明.  四川理工学院学报(自然科学版). 2018(04)
[4]基于趋势特征表示的shapelet分类方法[J]. 闫欣鸣,孟凡荣,闫秋艳.  计算机应用. 2017(08)
[5]行人检测技术研究综述[J]. 张春凤,宋加涛,王万良.  电视技术. 2014(03)

硕士论文
[1]基于Zynq-7000的高清视频采集处理软硬件协同设计[D]. 褚亭强.南京邮电大学 2017
[2]基于HOG人体检测方法的FPGA实现研究[D]. 苏少伟.天津大学 2017
[3]采用HOG算子的行人检测实时处理器的性能优化[D]. 符林清.深圳大学 2016
[4]基于FPGA的低功耗行人检测系统研究与实现[D]. 谢帅.山东大学 2014



本文编号：2986549