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.pdf

1、隨著人們安防意識的提高，視頻監(jiān)控的功能需求越來越多，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)因其工作模式較為被動，無法進行目標自動檢測、識別、跟蹤和報警等一系列動作，而智能監(jiān)控則克服了傳統(tǒng)監(jiān)控方式完全依賴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。高質(zhì)量的視頻圖像作為監(jiān)控系統(tǒng)的目標源，是實現(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監(jiān)控系統(tǒng)前端視頻源進行預(yù)處理，以達到消除隔行效應(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，以便進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)計方案。通過對核心預(yù)處理算法的研究，并結(jié)合硬件FPGA邏輯實現(xiàn)的特點，論文采用了改進型的運動自適應(yīng)去隔行算法和基于haar小波變換的下采樣算法對視頻圖像進行處理，處理后的視頻數(shù)據(jù)通過硬件平臺上的PCIE接口與視頻監(jiān)控體系進行無縫連接，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享。方案中，運動自適應(yīng)去隔行算法在運動檢測之后進行了形態(tài)學(xué)中的開運算，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，視覺上達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)計是通過加減和移位運算實現(xiàn)的。設(shè)計采用了流水線結(jié)構(gòu)，不僅大大提高了系統(tǒng)處理的速度，而且節(jié)省了硬件開銷，降低了系統(tǒng)成本。
　　課題設(shè)計的視頻前端預(yù)處理系統(tǒng)能夠正常運行，達到了智能監(jiān)控系統(tǒng)中視頻去隔行和下采樣的實時處理效果，并且在工作效率和硬件代價之間找尋到較好的平衡點