基于Zynq的運(yùn)動車輛檢測與跟蹤系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System，ITS)是目前交通運(yùn)輸方向正在研究和普遍關(guān)注的課題，其中運(yùn)動車輛檢測與跟蹤系統(tǒng)是ITS的重要研究內(nèi)容。因此，研究體積小、功耗低、速度快的運(yùn)動車輛檢測與跟蹤系統(tǒng)具有重要的意義。
　　本系統(tǒng)采用的是Xilinx公司Zynq-7000系列全面可編程片上系統(tǒng)平臺，片內(nèi)集成了雙核ARM Cortex-A9處理器和Xilinx7系列FPGA，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計方

2、法，將圖像采集、車輛檢測與跟蹤、顯示集合到一個嵌入式系統(tǒng)中。車輛檢測方面，利用Xilinx高級開發(fā)工具Vivado HLS（High-Level Synthesis）完成圖像預(yù)處理算法，并利用此工具把改進(jìn)的三幀差分法的運(yùn)動目標(biāo)檢測算法成功移植到FPGA中。車輛跟蹤算法方面，對運(yùn)動車輛求取最小外接矩、質(zhì)心、速度作為目標(biāo)特征，建立Kalman濾波器運(yùn)動模型，預(yù)測被跟蹤車輛在下一幀中可能出現(xiàn)的位置，并確定搜索范圍，再結(jié)合基于歐式距離的匹配算法

3、，完成運(yùn)動車輛的跟蹤。本設(shè)計完成的主要工作包括:
　　(1)用高層次綜合工具Vivado HLS設(shè)計了改進(jìn)的三幀差分法的運(yùn)動目標(biāo)檢測算法的硬件加速IP核，包括直方圖均衡化、高斯濾波、噪聲去除、Sobel邊緣檢測、形態(tài)學(xué)處理以及幀差圖像預(yù)處理算法。
　　(2)利用Vivado工具，以圖形界面化的方式，進(jìn)行硬件工程設(shè)計，主要包括Zynq處理器、AXI互聯(lián)、VDMA、HDMI以及硬件加速口核等模塊。
　　(3)在ZedBoa

4、rd平臺上搭建嵌入式Linux系統(tǒng)，主要包括Linux系統(tǒng)移植、交叉編譯環(huán)境的搭建以及FFmpeg+OpenCV庫和Qt庫的移植等。
　　(4)在ARM部分實現(xiàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計，主要包括VDMA IP核和硬件加速IP核驅(qū)動程序設(shè)計，Kalman濾波器跟蹤算法的實現(xiàn)，以及建立Qt軟件執(zhí)行操作界面的設(shè)計等。
　　本系統(tǒng)設(shè)計采用軟硬件協(xié)同設(shè)計的方法完成了基于Zynq的運(yùn)動車輛檢測與跟蹤，具有實時性好、跟蹤效果好和界面友好等特點(diǎn)，達(dá)到了