基于FPGA的獨(dú)居老人摔倒檢測智能燈.pdf

1、隨著中國社會(huì)老齡化地加劇，老年人的安全已經(jīng)成為社會(huì)共同關(guān)心的話題，其中摔倒對(duì)獨(dú)居老人的安全構(gòu)成了極大的威脅，如果摔倒發(fā)生后老人長時(shí)間沒有得到救助，常會(huì)導(dǎo)致其失去意識(shí)、休克或者死亡等嚴(yán)重后果。
　　本文運(yùn)用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)摔倒檢測，并結(jié)合蜂鳴器和家居照明燈實(shí)現(xiàn)摔倒后的聲光報(bào)警，同時(shí)通過通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)通信網(wǎng)絡(luò)通知老人親屬及社區(qū)服務(wù)站的工作人員，本文主要研究工作如下:
　　運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測算

2、法設(shè)計(jì)方面，本文論述了三種目前常用的視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測算法，并詳細(xì)分析了各自的實(shí)現(xiàn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了算法簡單、檢測效果更佳、更易于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的幀間差分法作為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測核心算法。
　　運(yùn)動(dòng)目標(biāo)摔倒判定算法設(shè)計(jì)方面，首先標(biāo)定出人體最小外接矩形框;然后結(jié)合人體高寬比和有效面積比進(jìn)行摔倒判定;但是為了能夠準(zhǔn)確地區(qū)分老人是日常健身運(yùn)動(dòng)（如壓腿、俯臥撐等）還是真正的摔倒，最后本文添加了人體中心變化對(duì)摔倒判定結(jié)果進(jìn)行修正，有效降低了誤報(bào)

3、率。
　　FPGA功能模塊設(shè)計(jì)方面，通過Verilog硬件描述語言(Verilog HDL)配置FPGA內(nèi)部邏輯功能。首先，通過串行總線(I2C)配置視頻圖像采集格式，開始采集視頻流數(shù)據(jù);接著，通過4端口同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)和異步FIFO進(jìn)行人體目標(biāo)的提取;然后，運(yùn)用摔倒判定算法判定老人是否摔倒;最后，如果檢測到摔倒，通過串口通信(UART)驅(qū)動(dòng)GPRS模塊給綁定的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送摔倒短信，同時(shí)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警