【摘要】：目前空軍雷達部隊的監(jiān)控手段主要還是門崗哨卡值班和重要部位安裝模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)或插卡式視頻監(jiān)控系統(tǒng)等傳統(tǒng)的方式,這些監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度低下;且與雷達警戒值班分別實施。這種警戒和監(jiān)控值班現(xiàn)狀造成大量人力資源浪費,且工作效率不高。隨著視頻圖像處理理論水平的提升和DSP、FPGA硬件體系結構性能增強,使得基于DSP+FPGA嵌入式系統(tǒng)架構的視頻圖像處理系統(tǒng)得到長足發(fā)展。此類視頻圖像處理系統(tǒng)不僅充分發(fā)揮了DSP數(shù)據(jù)運算處理能力強大的優(yōu)點和FPGA配置、設計靈活、資源豐富的優(yōu)點,而且系統(tǒng)自身集成度高、外圍電路簡單、性能穩(wěn)定。本文在分析了雷達部隊戰(zhàn)備值班與監(jiān)控值班設備現(xiàn)狀與功能需求的基礎上,基于DSP+FPGA嵌入式系統(tǒng)架構設計了雷達站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)。本文首先根據(jù)復雜背景條件下無人值守監(jiān)控系統(tǒng)對運動目標自動識別、實時跟蹤處理的實際需求,設計了由FPGA完成圖像預處理,DSP完成視頻圖像序列動目標檢測和跟蹤的視頻圖像處理算法,并通過MATLAB平臺仿真實現(xiàn);其次采用基于DSP+FPGA嵌入式系統(tǒng)架構技術,結合模塊化設計思路,完成了雷達站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺整體和重點子模塊的設計。在視頻圖像處理算法的設計工作中,第一個重點是在分析當下流行的視頻圖像運動目標檢測模型算法的優(yōu)缺點的基礎上,改進Codebook背景模型得到了基于背景遺傳模型的運動目標檢測算法,論述了算法的實現(xiàn)方法和流程,并將此算法與基于Codebook背景模型的運動目標檢測算法通過MATLAB平臺仿真實現(xiàn),對比仿真結果,驗證了此算法的背景抗干擾能力更強、檢測效果更高、運算量更小、實時性更好;第二個重點是在基于色彩直方圖的Mean Shift運動目標跟蹤算法的基礎上,把運動目標檢測中目標連通域的特性作為目標特征、把相鄰幀間目標連通域重疊比重作為同目標的檢測手段,改進實現(xiàn)了多目標跟蹤算法,同樣通過分析MATLAB平臺的仿真結果驗證了此算法的可行性,指出了其存在的問題。在無人值守監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺的設計工作中,重點完成了硬件系統(tǒng)整體構成方案的設計以及數(shù)據(jù)與圖像采集、主、協(xié)處理器之間高速互連接口、以太網(wǎng)接口和系統(tǒng)電源等子模塊設計。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：E274.4;TN957;TP277
【圖文】：

無人值守監(jiān)控系統(tǒng)在雷達站上建立雷達狀態(tài)監(jiān)控點和環(huán)境監(jiān)測點。雷達狀態(tài)監(jiān)控點實現(xiàn)雷達向服務器傳輸雷達工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、實時預警數(shù)據(jù)以及傳輸服務器向雷達發(fā)送的操控指令；環(huán)境監(jiān)測點監(jiān)測環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻，并向雷達站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送實時數(shù)據(jù)；這些實時數(shù)據(jù)被無人值守監(jiān)控系統(tǒng)接收并進行分類處理后通過以太網(wǎng)接口按一定協(xié)議向服務器進行傳輸；值班中心服務器接收監(jiān)控系統(tǒng)傳來的信號并進行處理，遇有異常情況或預警信息向遠程設備推送數(shù)據(jù)；遠程設備可根據(jù)設置的權限通過網(wǎng)絡訪問值班中心服務器，可實時控制雷達、視頻監(jiān)控設備、數(shù)據(jù)采集陣列和電網(wǎng)等安防設施，同時向相應專業(yè)人員發(fā)出預警提示（如圖 1-1 雷達站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)工作示意圖所示）。如許無人值守監(jiān)控系統(tǒng)因其在雷達對空警戒以及雷達站環(huán)境監(jiān)控過程中的智能化、直觀化以及處理的及時性，在大量減少了雷達站現(xiàn)場值班人員數(shù)量、雷達部隊物資供應壓力的同時，大大提高了雷達站自身安全警戒能力和警戒效率，而且能滿足官兵對安全舒適、便利工作生活環(huán)境的需求，給他們的工作帶來幫助和方便。因此深入研究雷達站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)實意義十分重大。雷聯(lián)動

段以采用圖像采集卡完成圖像的采集工作、計算機完成工作的插卡式視頻圖像處理系統(tǒng)為主，此類系統(tǒng)速度較用不方便[1]。段主要以采用單一的單片機、ARM、FPGA 或 DSP 芯片圖像處理系統(tǒng)為主。此類系統(tǒng)中，核心的單一微處理器集的圖像信號進行處理，之后可進行存儲、網(wǎng)絡傳輸或示[2]（如圖 1-2 單核心處理器嵌入式系統(tǒng)構成框圖所示）系統(tǒng)具有通用性強、體積小、能耗低的優(yōu)點，但是它的單純以單片機為核心微處理器，系統(tǒng)的處理能力低，不能。單純以 FPGA 為核心處理器完成圖像的采集和處理，由于，硬件設計復雜，算法實現(xiàn)困難度大。純以 DSP 為核心處理器完成圖像的采集和處理，所有的SP 實現(xiàn)，大量簡單的重復性處理工作會耗費大量的 DSP程序存儲

連接口實現(xiàn) DSP 與 FPGA 之間所有數(shù)據(jù)的傳輸訪問，存在實現(xiàn)時序與邏輯控制的設計難度大、接口傳輸速率不能完全滿足系統(tǒng)實時性需求的問題。圖1-3 張琪等設計的硬件平臺框圖天津大學陳偉提出的智能相機方案[7]充分利用 DSP 芯片和 FPGA 芯片各自在圖像處理方面的優(yōu)點，采用了分層圖像處理技術。在他的方案中：協(xié)處理器FPGA 在完成數(shù)據(jù)采集的工作的基礎上還要實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)處理流程的控制功能和圖像的預處理（使用 sobel 邊緣檢測算法）功能；核心處理器 DSP 專注于完成圖像編碼工作。文章給出的實驗檢測結果，證明了陳偉設計的智能相機方案的實際效果。公安部第一研究所李佩斌[8]等人根據(jù)交通監(jiān)控、重點場所監(jiān)控的實際需求設計的DSP+FPGA嵌入式圖像處理平臺方案（如圖1-4 李佩斌等設計的硬件平臺框

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李佩斌;黃瑩;趙譽婷;;基于DSP+FPGA的嵌入式圖像處理系統(tǒng)設計[J];現(xiàn)代電子技術;2014年20期

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本文編號：2753063