基于视频的嵌入式电子警察抓拍系统的设计与实现

论文摘要

随着现代交通网络的飞速发展、城市机动车数量的不断增加,交通违章事件的智能管理己经成为现代交通管理的需要。目前,在世界上很多国家已经开始采用智能化的电子警察系统来进行交通违章事件的抓拍、管理等工作。然而,目前的电子警察系统还停留在单一线圈工作模式,网络化管理程度不高,施工、安装起来复杂的阶段。对此,本文提出的这种基于视频的嵌入式电子警察抓拍系统能够很好解决以上问题。本文提出的电子警察抓拍系统主要可以分为前端控制模块和视频检测违章事件两部分。文章首先根据系统需求搭建了前端控制模块的硬件平台。前端控制模块主要由一块基于ARM9内核处理器的控制板、一架摄像机和一台数码相机组成。控制板上搭载了经剪裁过的Linux操作系统,在提高系统的稳定性的前提下缩小了系统占用存储器的空间;同时,控制板为不同的信号标准提供转换;为了使摄像机和数码相机适应系统的控制要求,对其进行必要的改装。在前端控制模块的硬件平台搭建完成后,针对系统的功能需求和平台运行的特点,文章对运行在硬件平台上的软件进行设计。为了解决控制中心远程配置设备,控制中心和前端控制模块的操作系统之间的兼容性问题,本文设计了一个基于B/S结构的Web配置界面,通过该界面,可以实现在控制中心的Windows环境下远程配置前端控制模块(运行Linux系统);根据前端控制模块要同时执行多个任务的要求,运用多线程技术完成了管理软件的设计。在本文的最后一部分,介绍了视频违章检测的原理并针对其中的关键环节即运动车辆提取部分进行了分析。通过高斯混合背景模型作为视频违章检测的背景提取算法,成功提取运动车辆。然后介绍逆行、冲红灯和违章转弯三个违章检测的原理及实现方法,并对试验结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题意义
• 1.2 项目研究背景
• 1.2.1 电子警察系统概述
• 1.2.2 传统电子警察系统
• 1.2.3 电子警察发展趋势
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 本文结构
• 第2章 系统结构设计方案
• 2.1 系统功能需求分析
• 2.2 系统总体结构构架
• 2.3 抓拍系统结构设计
• 2.3.1 抓拍系统工作原理
• 2.3.2 前端模块设计方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 前端硬件平台搭建
• 3.1 引言
• 3.2 前端模块处理器介绍
• 3.2.1 ARM 简介
• 3.2.2 AT91SAM9263 简介
• 3.2.3 ATMEL92 系列处理器比较
• 3.3 嵌入式目标板-QY-9263K
• 3.4 控制底板设计方案
• 3.4.1 RS485 转UART 实现
• 3.4.2 UART 转RS485 实现
• 3.4.3 电压转换模块设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 嵌入式Linux系统
• 4.1 引言
• 4.2 Linux 操作系统概述
• 4.2.1 Linux 操作系统的历史
• 4.2.2 Linux 操作系统组成
• 4.3 嵌入式系统设计概述
• 4.3.1 嵌入式系统介绍
• 4.3.2 嵌入式系统结构
• 4.3.3 嵌入式设计准则
• 4.4 构建嵌入式Linux 系统
• 4.4.1 交叉编译环境搭建
• 4.4.2 移植过程分析
• 4.4.3 BootLoader 的实现
• 4.4.4 Linux 内核移植
• 4.5 本章小结
• 第5章 前端模块软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 Web 远程配置
• 5.2.1 B/S 结构介绍
• 5.2.2 LibHTTPD 简介
• 5.2.3 Web Server 架设
• 5.3 控制软件设计
• 5.3.1 控制软件设计分析
• 5.3.2 控制软件设计实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 违章车辆运动检测
• 6.1 引言
• 6.2 背景更新模块
• 6.2.1 车辆识别过程
• 6.2.2 混合高斯模型获取背景原理
• 6.2.3 算法实现及结果
• 6.3 违章车辆检测模块
• 6.3.1 逆行检测
• 6.3.2 冲红灯检测
• 6.3.3 违章转弯检测
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢