面向智能監(jiān)控的視頻前端預(yù)處理算法研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人們安防意識(shí)的提高，視頻監(jiān)控的功能需求越來(lái)越多，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)因其工作模式較為被動(dòng)，無(wú)法進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤和報(bào)警等一系列動(dòng)作，而智能監(jiān)控則克服了傳統(tǒng)監(jiān)控方式完全依賴(lài)管理人員操控的缺陷，逐步成為監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。高質(zhì)量的視頻圖像作為監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)源，是實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)的模擬攝像頭使用隔行掃描方式采集視頻圖像，不僅使圖像質(zhì)量嚴(yán)重下降，也不利于H.264編碼器的碼率控制，而且一旦應(yīng)用于多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集量的

2、增加使得數(shù)據(jù)傳輸占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬也大大增加，在H.264編碼效率接近極限的前提下，這將極大的限制智能監(jiān)控的應(yīng)用范圍，因而需要尋求其它方式降低數(shù)據(jù)量。課題正是在這種技術(shù)背景下，采用去隔行和下采樣算法對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)前端視頻源進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到消除隔行效應(yīng)，降低數(shù)據(jù)量，提高編碼效率的目的，從而使系統(tǒng)在同等帶寬下獲得更高質(zhì)量的視頻信號(hào)，以便進(jìn)行更加有效的智能視頻分析，獲得更好的監(jiān)控效果。
　　本文在對(duì)智能視頻監(jiān)控體系分析的基礎(chǔ)上，提出了視頻

3、前端預(yù)處理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)核心預(yù)處理算法的研究，并結(jié)合硬件FPGA邏輯實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，論文采用了改進(jìn)型的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去隔行算法和基于haar小波變換的下采樣算法對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理，處理后的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)硬件平臺(tái)上的PCIE接口與視頻監(jiān)控體系進(jìn)行無(wú)縫連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享。方案中，運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去隔行算法在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)之后進(jìn)行了形態(tài)學(xué)中的開(kāi)運(yùn)算，不僅提高了去隔行的精度，而且可以保持靜態(tài)區(qū)域的清晰度。下采樣算法采用小波變換原理，能夠使原始

4、圖像信息有效的集中到低頻子帶圖像中，使其僅僅丟失少量邊緣信息，保留了圖像的絕大部分能量，視覺(jué)上達(dá)到了自然流暢的效果。以上述算法為核心的視頻前端預(yù)處理系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計(jì)是通過(guò)加減和移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)采用了流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，不僅大大提高了系統(tǒng)處理的速度，而且節(jié)省了硬件開(kāi)銷(xiāo)，降低了系統(tǒng)成本。
　　課題設(shè)計(jì)的視頻前端預(yù)處理系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，達(dá)到了智能監(jiān)控系統(tǒng)中視頻去隔行和下采樣的實(shí)時(shí)處理效果，并且在工作效率和硬件代價(jià)之間找尋到較好的平衡點(diǎn)