移動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、綏化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)移動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)學(xué)生姓名：學(xué) 號：專 業(yè)：年 級：指導(dǎo)教師： 趙江龍 200951591 電子信息工程 2009級一班 蘇寶林 講師Suihua University Graduation PaperMoble Video Monitoring SystemStudent nameStudent number Major Supervising teacher Zhao Jianglong 200951591 Electronic and Information Engineering Su BaolinSuihua University摘 要運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測與跟蹤技術(shù)已廣泛

2、應(yīng)用于智能監(jiān)控中，在商業(yè)街監(jiān)控、小區(qū)安全保障、法律取證、軍事保密等方面有著極大的需求。目前在機(jī)場、超市、道路、銀行等公共場所監(jiān)控?cái)z像機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍，但實(shí)際的監(jiān)控任務(wù)仍需要人來完成。這無疑失去了智能監(jiān)控系統(tǒng)本身具有的主動(dòng)性和實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢。移動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的研究目的就是為了實(shí)現(xiàn)無人值守的實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)分析攝像機(jī)捕捉到的圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)主動(dòng)記錄實(shí)時(shí)信息并及時(shí)報(bào)警。它主要是通過給嵌入式設(shè)備移植 uboot，移植 linux內(nèi)核，制作nfs 根文件系統(tǒng)等，并搭建一個(gè)能夠正常運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)，然后移植 linux 平臺(tái)下攝像頭軟件 motion 來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)圖像監(jiān)控的最終目標(biāo)。移動(dòng)圖像監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

3、運(yùn)用了背景減除法，該算法是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式監(jiān)控技術(shù)的最常用的算法，也是最普遍的算法。用當(dāng)前幀的灰度值跟背景幀的灰度值進(jìn)行相減，灰度值差大于32位的區(qū)域?qū)⒈粯?biāo)記為運(yùn)動(dòng)區(qū)域，當(dāng)有500位以上像素時(shí)將被判定為捕捉到運(yùn)動(dòng)的物體。通過設(shè)計(jì)闡述了嵌入式系統(tǒng)工作的相關(guān)原理和運(yùn)動(dòng)圖像檢測的實(shí)現(xiàn)算法，得出了一套完整的移動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：移動(dòng)圖像監(jiān)控；嵌入式系統(tǒng)；uboot；linuxIAbstractMoving target detection and tracking technology has been widely used in intelligent monitoring, monitoring

4、in the mall, residential security, legal evidence, military secrecy has a great demand. Although the use of surveillance cameras in public places such as airports, supermarkets, roads, banks have been very common, but the actual monitoring tasks still need to complete. This is undoubtedly lost intel

5、ligent monitoring system should be in this initiative, and real-time advantage. Mobile Video Monitoring System research goal is to achieve real-time monitoring of unattended, automatic analysis of the video camera to capture the image data when the abnormality is active recording real-time informati

6、on and timely warning. A normal operation of embedded systems mainly to embedded devices transplantation uboot transplant Linux kernel, making nfs root file system structures, and then transplant the motion of the camera software linux platform to achieve the ultimate goal of moving image monitoring

7、.Monitoring implementation of the moving image is the use of a background subtraction method, the algorithm is the most commonly used algorithm for mobile monitoring technology, is also the most common in the future application of the algorithm. The gray values of the current frame with the gray val

8、ue of the background frame is subtracted, the gradation value of the differential 32 bit region will be marked as a motion area, when there is a bit more than 500 pixels will be judged as to capture the movement objects. Describes the operating principle of the embedded system by design of the algor

9、ithm implemented in the moving image detection obtained a set of normal working of the moving image monitoring system.Key words: motion; detectionembedded image; uboot; linuxII目 錄摘 要 . I Abstract . II第1章 緒論 . 1第1節(jié) 課題背景 . 1第2節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介 . 1第3節(jié) 嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn) . 2第2章 基于S3C2440的硬件開發(fā)平臺(tái) . 3第1節(jié) ARM體系結(jié)構(gòu)介紹 . 3第2節(jié) 嵌入

10、式系統(tǒng)的選型 . 4第3章 基于Linux的軟件開發(fā)平臺(tái) . 6第1節(jié) Linux操作系統(tǒng) . 6第2節(jié) 運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)構(gòu)架圖 . 7第3節(jié) Bootloader的移植. 7第4章 移動(dòng)圖像檢測的實(shí)現(xiàn) . 9第1節(jié) Mini2440的開發(fā)平臺(tái) . 9第2節(jié) 攝像頭 . 10第3節(jié) 運(yùn)動(dòng)圖像檢測算法的選擇 . 11第4節(jié) 背景減除法檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)算法的研究 . 12結(jié) 論 . 14參考文獻(xiàn) . 15附錄1 . 16致 謝 . 20綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論第1節(jié) 課題背景隨著半導(dǎo)體科學(xué)的發(fā)展，信息技術(shù)，數(shù)字化產(chǎn)品的普及，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前，嵌入式系統(tǒng)被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)

11、網(wǎng)絡(luò)、手持通信設(shè)備、軍事安防以及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的定義是：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格需求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是移動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)，所選的嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用于對可靠性，實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)中。這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于商場、銀行等公共場所。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是集通信技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等，對受控對象進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，圖像處理和控制管理的集成系統(tǒng)。第2節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介隨著編解碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)如今視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢是：數(shù)字化、智能化、IP化、網(wǎng)絡(luò)化。（1）視頻監(jiān)控?cái)?shù)字化視頻監(jiān)控

12、發(fā)展經(jīng)歷了模擬視頻監(jiān)控、半數(shù)字監(jiān)控、數(shù)字監(jiān)控三個(gè)階段。對于視頻監(jiān)控，數(shù)字化存儲(chǔ)是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的里程碑，數(shù)字化監(jiān)控是現(xiàn)在以及將來最主要的監(jiān)控方式。（2）視頻監(jiān)控智能化智能化是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展到一定階段產(chǎn)生的。由于視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量非常大，而用戶所需求的信息只是一小部分，如何把有價(jià)值的信息從海量的信息中提取出來或者說如何把人對圖像的分析直接用機(jī)器來表達(dá)是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向。隨著新技術(shù)的發(fā)展，全智能的監(jiān)控系統(tǒng)將要求事發(fā)前能夠識別并作出正確的判斷，為人們提供最為有效、及時(shí)的快速反應(yīng)措施。（3）視頻監(jiān)控IP化隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，基于IP的視頻監(jiān)控更能為人們所接受，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)把

13、壓縮的視頻信息通過TCP/IP協(xié)議，采用流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸，1綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)擁有授權(quán)的用戶可以隨時(shí)訪問互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、存儲(chǔ)、授權(quán)控制等功能。鑒于IPv6在服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)性能、安全性的改善、以及對下一代Internet網(wǎng)絡(luò)的影響，基于IP的視頻監(jiān)控將會(huì)成為主流。（4）視頻監(jiān)控?zé)o線化無線化包括兩方面內(nèi)容：一是監(jiān)控中心的移動(dòng)，通常情況下，被監(jiān)控對象或是攝像機(jī)往往是固定的。而作為監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心則可以是動(dòng)態(tài)的，當(dāng)出差在外，需了解公司生產(chǎn)情況時(shí)，可使用筆記本隨時(shí)隨地訪問攝像機(jī)的IP獲取信息。二是視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的無線化，當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)分散且與監(jiān)控中心

14、距離較遠(yuǎn)，或被監(jiān)控對象不固定時(shí)，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控對象往往成本高且難以實(shí)現(xiàn)，而基于多種無線傳輸手段的移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有不可替代的優(yōu)勢。第3節(jié) 嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)是基于ARM的嵌入式移動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)，所以在闡述本系統(tǒng)之前，先介紹下嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要的特征2：（1）系統(tǒng)內(nèi)核小。嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小的多。（2）系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。（3）專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化強(qiáng)，其中軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合

15、非常緊密， 一般要針對硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使同一品牌、同一系列的產(chǎn)品也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化而不斷進(jìn)行修改。（4）高實(shí)時(shí)性。高實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)軟件是嵌入式系統(tǒng)的基本要求。軟件要求固化存儲(chǔ)，以提高速度，軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。2綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2章 基于S3C2440的硬件開發(fā)平臺(tái)第1節(jié) ARM體系結(jié)構(gòu)介紹ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，技術(shù)具有性能高、成本低和能耗低的特點(diǎn)。目前處理器可分為兩大類：一類是CISC(Complex Instruction Set Computer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))，如x86系列，另外一

16、類為RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計(jì)算機(jī))，如ARM、MIPS等3。傳統(tǒng)的CISC結(jié)構(gòu)有其固有的缺點(diǎn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷引入新的的指令集，為支持這些新增的指令，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化也導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能的降低。在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相當(dāng)懸殊，大約有20的指令會(huì)被反復(fù)使用，占整個(gè)程序代碼的80。而余下的80的指令卻不經(jīng)常使用，在程序設(shè)計(jì)中只占20，顯然，這種結(jié)構(gòu)是不太合理的。基于以上的不合理性，1979年美國加州大學(xué)伯克利分校提出了RISC的概念，RISC并非只是簡單地去減少指令，而是把重點(diǎn)放

17、在如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡單合理地提高運(yùn)算速度上。RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻率最高的簡單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋址方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等措施來達(dá)到上述目的。到目前為止，RISC體系沒有嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為RISC體系應(yīng)具有如下特點(diǎn)：（1）采用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單，基本尋址方式有20種；（2）使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行；（3）大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲(chǔ)指令可以訪問存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行率。除此以外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，降低功耗：

18、（1）所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率；（2）可用加載/存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率；（3）可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理；（4）在循環(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來提高運(yùn)行效率。3綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的選型嵌入式開發(fā)硬件平臺(tái)的選擇主要是嵌入式處理器的選擇。在一個(gè)系統(tǒng)中嵌入式處理器內(nèi)核主要取決于應(yīng)用的領(lǐng)域、用戶的需求、成本、開發(fā)的難易程度等因素。嵌入式操作系統(tǒng)的選型：在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，嵌入式軟件是實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。不同的應(yīng)用對嵌入式軟件系統(tǒng)有不同的要求，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這些要求在不斷變

19、化。嵌入式操作系統(tǒng)的選擇主要從以下幾個(gè)方面考慮4：表2-1 嵌入式處理器的特性處理器類型ARMDragon BaliPowerPC1處理器的支持 處理器價(jià)格 低 低 高 主要性能及應(yīng)用 功耗低，適合于個(gè)人便攜式設(shè)備 速度低，主要應(yīng)用于PDA 通信，網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，應(yīng)用于高端嵌入式中所選用的操作系統(tǒng)是否支持開發(fā)者將采用的微處理器，這是一個(gè)決定性的因素。因?yàn)閷τ谝粋€(gè)嵌入式設(shè)備，能夠得到一種已經(jīng)成熟的或只要經(jīng)過很少的改動(dòng)就可以運(yùn)行處理器上的操作系統(tǒng)將成為首選。2所需資源資源需求量是另一個(gè)被關(guān)注的問題。任何操作系統(tǒng)都要消耗一定的資源，這里的資源主要是指內(nèi)存和FLASH。操作系統(tǒng)本身消耗很多的資源，在嵌入式

20、設(shè)備領(lǐng)域，由于系統(tǒng)資源的敏感性，這種類型的操作系統(tǒng)不適合作為嵌入式操作系統(tǒng)。3軟件資源豐富程度嵌入式操作系統(tǒng)的選擇并不因?yàn)樗哂袃?yōu)良的性能，而在于它具有多少可用的軟件資源。這些軟件包括協(xié)議棧、設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及一些應(yīng)用程序。開發(fā)者希望在使用這些軟件時(shí)，不需要做移植，只需很少的改動(dòng)就可以適用于新的平臺(tái)。4操作系統(tǒng)的功能一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)本身具有的功能支持是需要考慮的另一個(gè)方面。在選擇操作4綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)開發(fā)者希望他們所要求的功能在操作系統(tǒng)有了支持，這樣他們在用戶層只需要做很少的工作，通常這種情況下開發(fā)者對于程序的穩(wěn)定性將會(huì)更有信心。5操作系統(tǒng)執(zhí)行性能和可靠性此外操作系統(tǒng)的執(zhí)行性

21、能和可靠性也是需要考慮的因素。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的可靠性 通常無法在用戶程序或者函數(shù)庫層次得到增強(qiáng)。操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性在操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之初，就已經(jīng)由系統(tǒng)的實(shí)際構(gòu)想和編碼質(zhì)量決定了。開發(fā)者不能保證一個(gè)穩(wěn)定可靠的程序在一個(gè)不穩(wěn)定的操作系統(tǒng)上穩(wěn)定地運(yùn)行。5綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3章 基于Linux的軟件開發(fā)平臺(tái)第1節(jié) Linux操作系統(tǒng)一、Linux簡介嵌入式Linux是按照嵌入式操作系統(tǒng)的要求而設(shè)計(jì)的一種小型操作系統(tǒng)。由一個(gè)內(nèi)核及一些根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成。其kernel很小，一般只有幾百kB左右。即使加上其它必須的模塊和應(yīng)用程序，所需的存儲(chǔ)空間也很小。它有多任務(wù)、多進(jìn)程的系統(tǒng)特征，有些

22、還具有實(shí)時(shí)性。一個(gè)小型的嵌入式Linux系統(tǒng)只需要引導(dǎo)程序、Linux內(nèi)核管理和事務(wù)處理、初始化進(jìn)程3個(gè)基本元素5。如果要讓它有更多的功能且繼續(xù)保持小型化，可以加上： 文件系統(tǒng)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)支持、存儲(chǔ)更多數(shù)據(jù)用的磁盤、提供設(shè)計(jì)精簡的應(yīng)用程序。嵌入式Linux的主要特點(diǎn)是精簡標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核，適應(yīng)于多種CPU和多種硬件平臺(tái)，性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)和使用都很容易。LINUX的內(nèi)核：內(nèi)核是系統(tǒng)的核心，是運(yùn)行程序和管理像磁盤和打印機(jī)等硬件設(shè)備的核心程序。LINUX SHELL：Shell是系統(tǒng)的用戶界面，它是一個(gè)命令解釋器，它解釋用戶輸入的命令，并且把它們送到內(nèi)核。它提供了用戶與內(nèi)核進(jìn)行交

23、互操作的一種接口。LINUX文件系統(tǒng)：Linux文件系統(tǒng)是文件存放在磁盤等存儲(chǔ)設(shè)備上的組織方法。Linux能支持多種文件系統(tǒng)，如EXT2、EXT3、FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。LINUX應(yīng)用系統(tǒng)：標(biāo)準(zhǔn)的Linux系統(tǒng)都有一整套稱為應(yīng)用程序的程序集，包括文本編輯器、編程語言、Window、辦公套件、Internet工具、數(shù)據(jù)庫等。6綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2節(jié) 運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)構(gòu)架圖第3節(jié) Bootloader的移植一、Bootloader的概念嵌入式系統(tǒng)上電后需要一段程序來進(jìn)行初始化：關(guān)閉看門狗、改變系統(tǒng)時(shí)鐘、初始化存儲(chǔ)控制器、將更多的代碼復(fù)制到內(nèi)存中去，概括來講

24、 bootloader 是一段小程序，它在系統(tǒng)上電之初開始執(zhí)行，初始化硬件設(shè)備，準(zhǔn)備好軟件環(huán)境，最后調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核。首先需要了解嵌入式 linux 從軟件角度可以分為以下3個(gè)層次：引導(dǎo)加載程序，firmware（可選）和bootloader。二、Bootloader 的啟動(dòng)大多數(shù) bootloader 啟動(dòng)可分為兩個(gè)階段：7綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第一階段：第二階段：圖3-2 Bootloader啟動(dòng)流程8綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4章 移動(dòng)圖像檢測的實(shí)現(xiàn)第1節(jié) Mini2440的開發(fā)平臺(tái)圖4-1 mini2440開發(fā)板LTV350QV-F02，F(xiàn)04，3.5寸三星數(shù)字屏參數(shù) 尺

25、寸：3.5分辨率：320× 240（4：3）顯示區(qū)域：70.08mm × 52.56mm亮度：250cd/m2對比度：300：1可視角度：60/60/50/55響應(yīng)時(shí)間：30ms以下外形尺寸：76.9mm×63.9mm×3.15mm 接口方式：24bit RGB9綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4-2 mini2440開發(fā)系統(tǒng)第2節(jié) 攝像頭簡介 攝像頭參數(shù)USB攝像頭micro友善Mini2440 tiny6410 Tiny210圖4-3 USB攝像頭鏡頭：800萬專用鏡頭捕獲幅面：640×480 320×240輸出格式：RGB24

26、1綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)輸出接口：USB2.0幀率：VGA30幀/秒視角：360度水平攝像頭控制：色彩飽和度，對比度，邊緣增強(qiáng)，伽馬表可調(diào)。最小照明度：10Lux閃爍控制：50Hz或60Hz視野深度：50毫米到無限遠(yuǎn)兼容性：USB2.0。第3節(jié) 運(yùn)動(dòng)圖像檢測算法的選擇運(yùn)動(dòng)圖像檢測目的是從序列圖像中將變化區(qū)域從背景圖像中提取出來。這對運(yùn)動(dòng)區(qū)域的分割、后期的目標(biāo)分類，目標(biāo)跟蹤和行為理解非常重要，因?yàn)樘幚磉^程主要考慮圖像中對于運(yùn)動(dòng)區(qū)域的像素。然而背景圖像的動(dòng)態(tài)變化，如天氣、光照、陰影等因素的影響，使得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測成為一項(xiàng)相當(dāng)困難的工作，以下是如今流行的算法6。一、幀間差分法幀間差分法是在連

27、續(xù)圖像序列中取兩個(gè)或者三個(gè)相鄰幀間采用基于像素的時(shí)域差分，并將結(jié)果跟閾值比較從而提取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的一種方法。這是一種簡單的直接的運(yùn)動(dòng)檢測算法，在實(shí)際應(yīng)用中，差分圖像并不能表示出完整的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息。如當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的內(nèi)部紋理較為均勻且物體分布緩慢時(shí)，幀間差分法極其容易在檢測的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中產(chǎn)生空洞現(xiàn)象，對于這個(gè)問題的結(jié)局可采用累積差分圖像的方法或采用后期處理的方法，如形態(tài)濾波，區(qū)域聯(lián)通或參數(shù)模型等方法提取出完整的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息。 二、背景減除法背景減除法是目前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測中最為常見的算法之一，它利用當(dāng)前圖像與背景圖像的差分來檢測運(yùn)動(dòng)區(qū)域。該方法一般能夠提供完整的體征數(shù)據(jù)，但對于動(dòng)態(tài)場景的變化，如光照和外來

28、無關(guān)時(shí)間的干擾特別敏感。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要使用固定攝像機(jī)對場景進(jìn)行監(jiān)控，場景基本固定，因此背景差分法在智能化監(jiān)控系統(tǒng)中是一種重要的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測方法。通常背景差分法主要包括背景模型建立，背景模型更新背景差分，和后期處理等步驟。三、光流法11綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)光流法是基于對光流場的估算進(jìn)行檢測分割的算法，如 Meyer 等通過計(jì)算位移矢量光流場來初始化基于輪廓的跟蹤算法，從而有效提取和跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。光流是空間運(yùn)動(dòng)物體被觀測面上的像素點(diǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的瞬時(shí)速度場，包含了物體 3D 表面結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的重要信息，光流場的不連續(xù)性可以用來將圖像分割成對應(yīng)于不同運(yùn)動(dòng)物體的區(qū)域。然而大多數(shù)的光流計(jì)算方

29、法相當(dāng)復(fù)雜，且抗噪性能差，如果沒有特定硬件的支持便不能很好的被應(yīng)用于全幀視頻流的實(shí)時(shí)處理。四、統(tǒng)計(jì)學(xué)法統(tǒng)計(jì)學(xué)法是基于像素的統(tǒng)計(jì)學(xué)體征而從背景中提取運(yùn)動(dòng)信息。它首先計(jì)算背景像素的統(tǒng)計(jì)信息，使用個(gè)體像素或者一組像素的特征來建立一個(gè)較為高級的背景模型，而且背景的統(tǒng)計(jì)值可以動(dòng)態(tài)的改變。通過對比當(dāng)前背景模型的統(tǒng)計(jì)值，圖像中每一個(gè)像素被分成背景或前景。第4節(jié) 背景減除法檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)算法的研究本設(shè)計(jì)是基于ARM平臺(tái)下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)，通過檢測圖像序列中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，確定目標(biāo)的位置。用于實(shí)現(xiàn)該功能的算法是背景減除法，系統(tǒng)的整體工作流程如下：圖4-4 系統(tǒng)工作流程本次設(shè)計(jì)的目的并非研究最新的算法，亦并非為了提取

30、圖像序列中的運(yùn)動(dòng)物體，而是實(shí)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動(dòng)圖像檢測程序檢測到圖像中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)觸發(fā)報(bào)警，并保存圖片。通過研究開源軟件motion，裁剪適當(dāng)?shù)膬?nèi)容從而實(shí)現(xiàn)適應(yīng)環(huán)境條件和畢業(yè)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化1 2綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果。下面是背景減除法的工作流程：圖4-5 背景減除法工作流程13綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié) 論做完這個(gè)設(shè)計(jì)使我越來越明白運(yùn)動(dòng)圖像檢測的重要性，運(yùn)動(dòng)圖像檢測、識別、跟蹤在未來將發(fā)展為一個(gè)極其重要的數(shù)字圖像處理技術(shù)分支，而它的研究意義也已經(jīng)覆蓋人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。本人在該設(shè)計(jì)中所作的工作如下：1移植u-boot嵌入式系統(tǒng)并沒有一個(gè)統(tǒng)一的引導(dǎo)程序，這就需要對每一個(gè)嵌入式設(shè)備移

31、植引導(dǎo)程序，但方法并非因?yàn)椴煌那度胧皆O(shè)備而不同，相反，方法是相同或者相近的。通過本次設(shè)計(jì)使我基本熟悉了移植u-boot，也大致明白了u-boot源碼中的代碼結(jié)構(gòu)，為以后移植其他嵌入式設(shè)備u-boot打下了基礎(chǔ)。2移植linux內(nèi)核本人在移植linux花了一些時(shí)間，但是要完全讀懂嵌入式內(nèi)核的代碼需要很多時(shí)間，畢竟畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間有限，故只是大致了解了一下linux內(nèi)核啟動(dòng)的相關(guān)流程。隨著時(shí)間的改變，linux內(nèi)核的代碼可能會(huì)改變，代碼的結(jié)構(gòu)可能會(huì)改變，但嵌入式的移植的興趣不會(huì)改變。3根文件系統(tǒng)的制作本次設(shè)計(jì)中采用了nfs根文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)相對簡單，但是功能齊全，以后我還會(huì)漸漸學(xué)到nfs其它文件系

32、統(tǒng)。4Motion的移植通過對motion的解讀發(fā)現(xiàn)motion軟件十分強(qiáng)大，但我對motion的了解還不夠深入，希望在以后的學(xué)習(xí)工作中能夠多接觸和應(yīng)用motion。1 4綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)1 鄒思軼，嵌入式Linux設(shè)計(jì)與應(yīng)用M，北京：清華大學(xué)出版社，（2001）：65-722 Kurt Wall著，張輝澤，GNULinux編程指南M，北京：清華大學(xué)出版社，（2002）： 216-2213 韋東山，嵌入式linux 應(yīng)用開發(fā)完全手冊M，北京：人民郵電出版社，（2008）：102-1254 王雪龍，嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)用M，北京：清華大學(xué)出版社，（2006）：12

33、2-1265 趙炯，Linux內(nèi)核完全剖析M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，（2006）：131-1516 范瑩，郭成安，一種運(yùn)動(dòng)圖像的檢測與識別技術(shù)J，沈陽：大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，17（2）：10-1515綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)附錄1部分源程序#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>1#include <sys/ioctl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fc

34、ntl.h>#include <signal.h>#include <sys/select.h>#include <sys/time.h>#include <errno.h>#include <sys/wait.h>#include <string.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <time.h>1. 檢測到圖像變化，報(bào)警2. 檢測到外部中斷，報(bào)警3. 3分鐘能連續(xù)檢測圖像變化20次，則暫停2小時(shí)，2小時(shí)后在開啟

35、 /*define globe variable*/*play_pid:當(dāng)前播放的MP3子進(jìn)程ID*/unsigned int play_pid = 0;/*gradchild:當(dāng)前播放的MP3孫子進(jìn)程ID*/unsigned int gradchild = 0;unsigned int play_flag;/*共享內(nèi)存描述標(biāo)記1 6綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)sharemem:byte1:孫子進(jìn)程ID號byte2:是否有MP3播放標(biāo)識play_flag_2/byte3:MP3播放次數(shù)int shmid;char *p_addr;#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR/*

36、報(bào)警鈴聲歌曲名,song1圖像變化報(bào)警鈴聲song2外部中斷報(bào)警鈴聲*/char *song1="11.mp3"char *song2="22.mp3"/char *song="234.mp3"/*定時(shí)器時(shí)間為3分鐘*/#define THREE_ALARM 3*60/*睡眠時(shí)間為2小時(shí)*/#define SLEEP_TIME 2*60*60#define CPM_CNT 20int threemin_alarm = 1;static int con_cnt=0;int sleep_flag = 0;unsigned int time

37、_tmp;#define max(flag) (flag) >1 ? "pic":"key"/#define DEBUGint alarm_flag;static int pic_cnt;int cnt_fd;/*計(jì)算圖像變化次數(shù)，超過2次則認(rèn)為有圖像變化*/ #define COMPARE_CNT 5/* 17綏化學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)Function name: count_picCalled by : 函數(shù)mainParameter : voidDescriptionReturn : 計(jì)算圖片變化數(shù) : intAutor & date*/ int count_pic(void)int fd,ret; char *buf; buf = (char *)malloc(10);system("ls /root/motion | wc -l > count.txt");/* Function name: my_func_sleepalarmCalled by : 函數(shù)my_func_3alarm lseek(cnt_fd, 0 ,SEEK_SET); ret =