嵌入式智能摄像头控制照明灯系统的设计.doc

嵌入式智能摄像头控制照明灯系统的设计 　　摘要：本智能摄像头节能灯控制系统可以检测出教室是否有人，利用电子信息，网络通信，图像处理识别和计算机视觉等技术，提取视频中感兴趣信息并对其惊醒处理，使得空教室自动关灯，实现节能减排，同时系统要求尽最大可能降低误关灯现象。 　　关键词：摄像头 节能 　　灯已是当代生活的必需品，但经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里本系统通过智能摄像头对教室进行定时采集视频数据，比较当前帧和背景帧的特征（颜色，轮廓），检测教室是否有人，利用电子信息，网络通信，图像处理迷失识别和计算机视觉等技术，提取视频中感兴趣信息并对其惊醒处理，使得空教室自动关灯，实现节能减排，同时系统要求尽最大可能降低误关灯现象。 　　一、相关概念简介 　　通过实验设计了一套嵌入式智能摄像头照明灯控制系统。本系统在光线较弱时通过摄像头对教室进行定时采集视频数据，比较当前帧和背景帧的特征（颜色，轮廓），当两图像边缘匹配时，检测教室无人，通过发送红外信号，关闭教室照明灯。本系统的设计包括两个部分：一是嵌入式软硬件平台的搭建；二是核心智能处理应用程序的设计与实现。本系统主要采用基于ARM9的嵌入式处理平台作为系统的硬件平台，选取具有较高实时性的linux内核作为系统的软件平台。系统总体硬件设计划分为四大模块：主控器模块，存储器模块，电源模块和外围接口电路模块。系统的软件构成分为驱动程序，操作系统，文件系统，应用处理程序。通过研究我们知道轮廓受光照影响较小，所以本文采用边缘作为教室固定物品的特征。本文采用canny算子提取图像边缘信息。采用两个开关控制一个灯（k1，k2），k1选用继电器，k2采用单刀双掷开关。系统检测到教室无人，发射红外信号，红外接收器接收到红外信号，发出触发脉冲使单片机p1.0信号翻转，改变继电器当前状态，实现关灯功能。智能摄像头节能灯控制系统可以检测出教室是否有人，利用电子信息，网络通信，图像处理识别和计算机视觉等技术，提取视频中感兴趣信息并对其惊醒处理，使得空教室自动关灯，实现节能减排，同时系统要求尽最大可能降低误关灯现象。 　　光控工作原理光控工作过程为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止摄像头控制照明灯，当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动摄像头控制照明灯的工作。 　　二、嵌入式智能摄像头节能灯控制系统硬件平台设计 　　（一）系统硬件结构 　　本系统结构硬件如图二所示。该系统主要包括主控模板，存储器模块，外围接口电路模块和电源模块 　　（二）基于 ARM 的嵌入式处理器。 　　ARM（Advanced RISC Machine）处理器采用 RISC 体系结构，具有大量的寄存器、寻址简单和固定长度指令格式的特点，是 ARM 公司授权的芯片 IP Core 的一类处理的统称，它为了在保证高性能的同时尽量减少芯片的体积而采取了批两指令、统一指令多种操作以及优化地址自动增减指令等特别技术。本系统采用的主控制器模块就是基于 ARM920T 的 RISC 嵌入式处理器。 　　（三）嵌入式系统软件平台的设计 　　Linux 操作系统起源于 UNIX，是芬兰一位大学在读生 Linus Benedict Torvalds 根据 UNIX 操作系统自己开发出来的。Linux 操作系统的最大优点就是开源。后来经过长时间的不断完善，使得 Linux 操作系统成为了一个比较稳定成熟的可以运行在 x86、PPC、ARM、NCE 等硬件平台上的操作系统。Linux作为一个开源应用的操作系统具有如下几个特点：1）开放性2）多用户3）多任务4） 良好的用户界面5）设备独立性6）提供了丰富的网络功能。 　　鉴于 Linux 的特性和它的优点适合嵌入式系统的设计与开发，而且具有很好的可裁剪行，可以减少内核所占空间，有利于实现系统的实时性。所以本系统的操作系统选择 Linux。 　　本文所开发设计的智能视频监控系统的软件平台的基本架构如三图所示。他主要包括 BootLoader（引导驱动程序）、操作系统内核（Linux 内核）、文件系统和核心应用程序的设计。其中的应用程序设计为本论文的核心内容。 　　在 Linux 内核中使用 USB 设备需要对 Linux 的内核进行配置，即启动 Linux USB 支持。进入“USBsupport”节并启动“SupportforUSB” 选项。接下来选择用于系统正确的 USB 主控制器驱动程序。Linux 操作系统中的 USB 驱动程序由 USB 设备驱动、USB CORE（USB 核心驱动）和 USB 主机控制器驱动（HCD）组成，其结构如图四所示。 　　U