基于OpenCV的嵌入式视频监控系统应用研究

发布时间：2017-10-20 15:11

  本文关键词：基于OpenCV的嵌入式视频监控系统应用研究

  更多相关文章： 视频监控 OpenCV 嵌入式系统 运动目标检测

【摘要】：近来,随着社会的发展,视频监控系统在人们日常生活中显得越来越重要,尤其是以计算机视觉处理为核心的智能视频监控系统得到了人们极大的关注和大量的研究。计算机视觉处理技术做为智能监控系统的关键技术也得到了快速的发展,其中以OpenCV为典型代表。它提供了运动目标检测跟踪以及目标识别等大量视觉算法,使得监控系统通过应用这些算法可以实现进行检测、跟踪以及识别等功能,而且在出现异常情况后可以及时发送警告信息、存储视频数据以及其他相关操作,这样可以减少人员参与、降低系统成本以及提高视频监控的效率。正因为计算机视觉算法在视频监控系统中的充分应用,使得其不断朝数字型、智能型的方向推进。伴随着计算机技术、互联网技术以及半导体技术的高速发展,嵌入式技术也得到了极大的发展,成为当今最热门的IT技术之一,以其高性能、低功耗和低成本等特点,被广泛应用于航空航天、网络通信、仪器仪表和消费电子产品等众多领域。嵌入式技术的主要内容有两个方面,一个是硬件技术,它是嵌入式系统的硬件基础；另一个是软件技术,既包括了嵌入式操作系统,也包括了嵌入式应用软件。在硬件方面,采用RISC的ARM嵌入式处理器通常在低功耗,高性能的应用上有着巨大优势,在嵌入式系统中被广泛应用；在软件方面,由于嵌入式操作系统具有资源分配和任务调度的功能,以及方便嵌入式系统应用的开发等特点,所以使用操作系统比较常见。嵌入式Linux操作系统是一个开源免费,容易移植,被大量硬件平台支持,且拥有丰富硬软件资源的嵌入式操作系统,其在嵌入式系统中应用比较广泛。本文针对基于视频监控技术与嵌入式技术结合的视频监控系统这一发展趋势,提出了“基于OpenCV的嵌入式视频监控系统应用研究”的课题,并通过实现嵌入式视频监控系统的主要应用功能与撰写相应的论文完成了该课题的研究内容。本文首先分析了课题的研究背景和意义,并且对视频监控技术与嵌入式技术的发展动态和研究方向做了详细说明；其次阐述了嵌入式系统的主要内容,先从定义、特征以及结构等三个方面详细概述了嵌入式系统,然后介绍了嵌入式微处理器和嵌入式操作系统：嵌入式处理器根据不同的内核架构可分为ARM、MIPS, PowerPC等几个常见系列,本文选中具有低功耗、高性能特点的ARM处理器作为主要研究对象；常见的嵌入式操作系统有很多,在这里采用了开源且实时性很好的嵌入式Linux做为操作系统；最后详细介绍了经典的计算机视觉库OpenCV,其内容涵盖了从OpenCV起源与应用领域到OpenCV的基本数据结构和操作函数,除此之外,还对几种常见的运动目标检测算法做了理论分析,最终选用了surendra自动背景更新算法来实现视频监控系统的应用功能。在系统的具体实践中,需要根据事先选定的嵌入式处理器和嵌入式操作系统来搭建系统的硬软件平台。在硬件设计方面,采用了韩国三星公司的嵌入式微处理器S3C2440作为系统的主控制器,并结合电源模块、复位模块、存储模块以及系统应用功能所需要的USB模块和以太网模块等,一起构成了系统的硬件平台。本文不仅详细地介绍了S3C2440芯片的硬件资源以及各个模块电路的具体实现,而且设计了有效的接口电路,保证系统硬件电路能够稳定可靠的工作。在软件设计开发方面,详细介绍了bootloader的功能和实现代码,并选中了U-Boot作为实现目标；在嵌入式操作系统的移植中,采用了嵌入式Linux作为研究对象,详细概述了该操作系统移植的具体过程。除此之外,为了实现系统运动目标的检测功能,需要移植OpenCV库到开发板中。最后,本文详细介绍了图像采集模块、运动目标检测模块以及数据压缩存储和网络通信模块,并给出了各个模块实现的代码或流程图,又对运动目标检测效果和网络通信功能做了分析,结果表明该应用程序满足视频监控系统的主要功能需求,达到了预期效果,具有一定的实际应用价值。
【关键词】：视频监控 OpenCV 嵌入式系统 运动目标检测
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN948.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 课题的研究背景和意义10
• 1.2 课题的国内外研究动态10-11
• 1.3 课题的研究内容11-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第2章 嵌入式系统概论13-23
• 2.1 嵌入式系统概述13-14
• 2.2 嵌入式处理器14-18
• 2.3 嵌入式操作系统18-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 OpenCV及运动目标检测技术23-31
• 3.1 OpenCV介绍23
• 3.2 OpenCV的基本操作23-27
• 3.3 运动目标检测算法27-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 嵌入式系统硬件平台搭建31-42
• 4.1 硬件平台总体设计31-32
• 4.2 硬件平台最小系统电路设计32-36
• 4.3 硬件平台扩展部分电路设计36-40
• 4.4 本章小结40-42
• 第5章 嵌入式Linux及OpenCV的移植42-55
• 5.1 Bootloader的移植42-47
• 5.2 Linux内核的移植47-52
• 5.3 OpenCV的移植52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 视频监控的软件设计55-65
• 6.1 软件总体设计55-56
• 6.2 图像采集模块56-58
• 6.3 运动目标检测模块58-61
• 6.4 数据压缩存储和网络通信模块61-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第7章 论文的总结与展望65-67
• 7.1 论文总结65
• 7.2 论文展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 个人简介70-71

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本文编号：1067844