基于FPGA的交通事故實(shí)時(shí)視頻檢測研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人類社會(huì)的生活進(jìn)入了信息化時(shí)代。與人們生活息息相關(guān)的任何一個(gè)領(lǐng)域都成為了科學(xué)研究的重點(diǎn)。其中，智能交通已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。雖然當(dāng)前社會(huì)中研究智能交通的理論比較多，但大多數(shù)都是采用電子眼進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻錄取，事故發(fā)生后進(jìn)行人工翻閱查看來進(jìn)行交通事故的檢測，此方法實(shí)時(shí)性差，造成很大的人力和財(cái)力浪費(fèi)。利用視頻圖像處理進(jìn)行交通事故的智能檢測雖然也有研究，但相對(duì)較少，通過視頻進(jìn)行交通事故檢測不僅能實(shí)時(shí)進(jìn)行事故處理，

2、更重要的是可以為社會(huì)節(jié)約更多的人力和財(cái)力資源。因此實(shí)時(shí)視頻智能交通事故檢測不僅具有理論意義還具有很大的實(shí)用價(jià)值。
　　 利用FPGA（Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列）進(jìn)行視頻圖像處理，因?yàn)槠洳⑿刑幚砟芰?、靈活、可配置等特點(diǎn)而受到越來越多學(xué)者的青睞。本文主要利用在FPGA硬件開發(fā)平臺(tái)上搭建Nios II嵌入式系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)交通事故實(shí)時(shí)智能檢測，主要包括目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、碰撞檢測和事故報(bào)警

3、。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、論述了在FPGA硬件平臺(tái)上使用NiosⅡ搭建SOPC嵌入式系統(tǒng)的意義;同時(shí)介紹了NiosⅡ嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，并重點(diǎn)介紹了IP核設(shè)計(jì)中使用的Avalon總線;最后介紹了所采用的FPGA硬件平臺(tái)的硬件資源。
　　 2、利用視頻圖像處理算法進(jìn)行車輛碰撞檢測的理論研究，包括背景建模，目標(biāo)檢測和碰撞檢測;其中目標(biāo)檢測使用了背景差分算法、二值化、膨脹腐蝕算法、像素飄逸算法;碰撞檢

4、測算法則通過分析目標(biāo)的大小、形狀、重心、速度等物理特征來實(shí)現(xiàn)。為了驗(yàn)證算法的可行性，在PC機(jī)上使用VC編程實(shí)現(xiàn)了以上算法，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了視頻保存、碰撞結(jié)果的保存和報(bào)警等功能。
　　 3、介紹了在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)碰撞檢測的過程，介紹了系統(tǒng)的工作流程，視頻輸入輸出模塊的實(shí)現(xiàn)，視頻預(yù)處理模塊的功能及實(shí)現(xiàn)，背景差分、二值化、膨脹腐蝕、碰撞檢測等算法的實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)工作流程中詳細(xì)介紹了各算法模塊如何構(gòu)成SOPC系統(tǒng)的，以及它們之間如何協(xié)調(diào)工

5、作來實(shí)現(xiàn)碰撞檢測的。文中即介紹了各模塊的輸入輸出接口，又對(duì)算法的核心部分使用Verilog HDL語言進(jìn)行了描述。最后介紹了在NiosⅡIDE下使用C語言實(shí)現(xiàn)結(jié)果保存和報(bào)警處理的過程。
　　 本文主要研究智能交通事故檢測在FPGA硬件平臺(tái)下的實(shí)現(xiàn)。文中介紹的利用視頻圖像處理來實(shí)現(xiàn)交通事故檢測還處于起步階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，所以實(shí)驗(yàn)中使用交通道路模型，車輛模型來構(gòu)建背景相對(duì)簡單、目標(biāo)較少的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)證明，在FPGA平臺(tái)上利