嵌入式運(yùn)動(dòng)物體自動(dòng)跟蹤視頻監(jiān)控器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)外的一些恐怖事件和工廠礦井等突發(fā)事件促使了人民的安防和自我保護(hù)意識(shí)的提高。同時(shí)，近幾年來計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)遵循著摩爾定律高速發(fā)展，使得安防產(chǎn)業(yè)的科學(xué)化、信息化和智能化成為了可能。
　　 本文設(shè)計(jì)了基于Linux操作系統(tǒng)、PXA270嵌入式微處理器硬件平臺(tái)、采用高清IP攝像機(jī)和云臺(tái)實(shí)現(xiàn)的嵌入式運(yùn)動(dòng)物體自動(dòng)跟蹤監(jiān)控器系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)能夠驅(qū)動(dòng)云臺(tái)旋轉(zhuǎn)來監(jiān)控和跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，使得被跟蹤的目標(biāo)一

2、直出現(xiàn)在監(jiān)控畫面中，直到目標(biāo)丟失。
　　 該論文主要從兩個(gè)方面進(jìn)行闡述：
　　 1、算法的分析與設(shè)計(jì)：
　　 這一部分主要完成了高效的MJPEG圖像分離算法，在幀差法和背景差法的基礎(chǔ)上提出了新的幀差法提取背景的算法。通過詳細(xì)分析和研究了OpenCV庫中提供的最小特征值的角點(diǎn)提取算法，采用定位在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上的離散角點(diǎn)來描述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，最后詳細(xì)分析和研究了LK的金字塔算法，采用了OpenCV庫提供的LK金字塔光流算法在當(dāng)

3、前幀中查找運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的中心在當(dāng)前畫面中的位置，然后驅(qū)動(dòng)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)，使得目標(biāo)物體逐漸向畫面的中央進(jìn)行逼近，直到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)物體丟失(反應(yīng)在程序處理中是描述運(yùn)動(dòng)物體的所有離散角點(diǎn)的完全丟失)，最后停止云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，重新進(jìn)行以上的背景提取和目標(biāo)計(jì)算的過程循環(huán)。
　　 2、程序的移植和優(yōu)化：
　　 由于設(shè)計(jì)最終的運(yùn)行平臺(tái)是在武耀博德公司的PXA270實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，設(shè)計(jì)中采用了大量的復(fù)雜算法，必須采用PXA270的Wirele

4、ss MMX技術(shù)來優(yōu)化程序，使得處理器的性能發(fā)揮到最大。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)給出的交叉編譯器不支持Wireless MMX指令集，運(yùn)行的Linux操作系統(tǒng)為Linux2.4內(nèi)核，均不能發(fā)揮出處理器的最大性能。
　　 該部分主要完成了兩個(gè)內(nèi)容：
　　 1)、PXA270平臺(tái)的搭建：
　　 首先采用了GUN提供的cross-tool為PXA270定制并編譯生成了一個(gè)支持WirelessMMX和EABI(The Embedded

5、 Application Binary Interface)的編譯器，然后針對(duì)PXA270的硬件平臺(tái)移植了Linux2.6.28內(nèi)核，開啟了操作系統(tǒng)的浮點(diǎn)模擬器、WMMX技術(shù)、FrameBuffer和網(wǎng)絡(luò)端口的支持，最后采用BusyBox制作了自己的文件系統(tǒng)，使得運(yùn)行在PXA270上的操作系統(tǒng)得到最大的優(yōu)化。
　　 2)、OpenCV庫和程序的優(yōu)化
　　 Intel提出的Wireless MMX技術(shù)采用了SIMD指令集，

6、可以同時(shí)對(duì)64位、最大8個(gè)單元的字節(jié)數(shù)據(jù)同時(shí)運(yùn)算。在程序中沒有加入WMMX指令集的時(shí)候，編譯器是無法智能的為代碼自動(dòng)產(chǎn)生WMMX技術(shù)支持的匯編指令。程序中，背景提取、特征點(diǎn)的計(jì)算、LK光流算法均含有消耗CPU時(shí)間的大量矩陣浮點(diǎn)計(jì)算，在詳細(xì)研究了Intel給出的WMMX指令集后，完成了對(duì)程序中使用到的OpenCV庫函數(shù)的優(yōu)化和程序本身的優(yōu)化。
　　 由于PXA270處理器本身并不支持浮點(diǎn)運(yùn)算指令，采用的是Linux內(nèi)核中提供的浮點(diǎn)