可重構(gòu)的無線智能視頻監(jiān)控平臺的研究.pdf

1、信息科技飛速發(fā)展的今天，在摩爾定律的引導下，超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高推動著以計算為中心的電子產(chǎn)業(yè)的前進。正是在這樣的背景下，智能視頻技術(shù)伴隨著硬件能力的提升和計算機視覺科技的崛起，成為時下人們關(guān)注的熱點。以智能化、網(wǎng)路化為特點的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防監(jiān)控、交通控制等領(lǐng)域應(yīng)運而生。智能視頻監(jiān)控技術(shù)通過對前景與背景的分離，對特定區(qū)域或目標進行連續(xù)分析，從捕獲的視頻圖像中發(fā)掘出隱藏的信息，避免了傳統(tǒng)視頻應(yīng)用導致的信息爆炸。智能視頻監(jiān)

2、控依賴于準確而可靠的視頻分析算法，這些算法往往需要處理大量數(shù)據(jù)，消耗相當多的計算資源，給視頻處理的實時性帶來巨大挑戰(zhàn)?；贒SP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)簡單且具有很好的靈活性，但面對上百條視頻流數(shù)據(jù)，性能往往會大打折扣;而以專用芯片作為視頻分析引擎的分布式智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常具有較好的實時性能，但靈活性又較差。本文綜合考慮計算性能以及實現(xiàn)靈活兩方面因素，利用FPGA的局部動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，完成了可重構(gòu)的無線智能視頻監(jiān)控平臺的研究，主要分為以下

3、幾個方面的工作。
　　(1)研究了XilinxFPGA的局部動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，提出了一種基于FPGA的可重構(gòu)視頻處理硬件平臺，平臺可在不停止工作的情況下通過無線網(wǎng)絡(luò)連接重新對重構(gòu)區(qū)域進行配置。平臺中使用一種高效的ICAP控制器作為重構(gòu)引擎，僅需幾毫秒甚至幾十微秒即可完成硬件任務(wù)的重配。
　　(2)研究了智能視頻監(jiān)控的各類算法并在FPGA上一一實現(xiàn)，其中包括運動檢測、目標識別以及目標跟蹤，實現(xiàn)的各視頻監(jiān)控模塊構(gòu)成了可重構(gòu)平臺的智

4、能視頻監(jiān)控IP庫。其中，運動檢測模塊采用改進的相鄰幀差算法，能夠準確地標記出運動物體。目標識別模塊采用改進的自映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，改進后的算法更加易于硬件實現(xiàn)，同時識別準確率與經(jīng)典算法相當。目標跟蹤模塊采用改進的顏色粒子濾波算法，模塊可在簡單背景下對目標物體實現(xiàn)有效地跟蹤。
　　(3)研究了面向視頻處理應(yīng)用的高性能片上通信架構(gòu)，提出了一種4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其線上可重構(gòu)算法。4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有良好的可擴展性，可針對不同應(yīng)用快