基于FPGA的視頻火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、火災(zāi)作為一種頻發(fā)性自然災(zāi)害，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)安全構(gòu)成極大的威脅。大空間火災(zāi)發(fā)生不僅給社會(huì)生活造成極大的破壞，而且造成的損失和危害程度也相當(dāng)大。傳統(tǒng)的探測(cè)方法將無(wú)法勝任。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，使得基于視頻處理的火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)將成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。基于FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的系統(tǒng)，充分利用硬件上的特性可以滿足高速圖像處理的需要。加上使

2、用SOPC(System On a Programmable Chip)技術(shù)可使設(shè)計(jì)靈活、軟硬件可在線編程及更新。
　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的視頻火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)，采用Altera公司的DE2開(kāi)發(fā)板作為硬件平臺(tái)，配合以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)氧化金屬半導(dǎo)體)圖像傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，VGA(Video Graphic Array，顯示繪圖陣列)顯示器對(duì)監(jiān)控

3、環(huán)境進(jìn)行顯示，當(dāng)監(jiān)控環(huán)境內(nèi)有火災(zāi)發(fā)生，本系統(tǒng)將通過(guò)耳機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警同時(shí)也在DE2的板子上綠色LED燈進(jìn)行顯示，通過(guò)綠色LED燈的二進(jìn)制大小表明該火警級(jí)別。
　　整個(gè)系統(tǒng)采用軟件和硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)的。硬件方面:首先系統(tǒng)在總體需求分析基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊，包括圖像采集模塊，SDRAM(Synchronous DynamicRAM，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)模塊，圖像顯示模塊和火災(zāi)檢測(cè)算法模塊。通過(guò)QuartusⅡ軟件，利用硬

4、件設(shè)計(jì)語(yǔ)言搭建硬件系統(tǒng)。在使用QuartusⅡ時(shí)，使用它自帶的SOPC Builder來(lái)構(gòu)建sopc_system模塊作為后續(xù)分析運(yùn)算平臺(tái)。算法方面:本文在對(duì)基于視頻的火災(zāi)檢測(cè)算法進(jìn)行一番研究后，采用了邊緣面積值絕對(duì)差檢測(cè)算法、RGB火災(zāi)判斷規(guī)則算法及其火災(zāi)懷疑區(qū)域的平均灰度值絕對(duì)差算法和FFT快速傅里葉變換等算法進(jìn)行火災(zāi)檢測(cè)，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。軟件方面:在NiosⅡ IDE環(huán)境下采用C語(yǔ)言對(duì)算法進(jìn)行了編程并調(diào)試。本文還對(duì)NiosⅡ軟