文档介绍：分类号:TP391
10710-2009132030
硕士学位论文
基于 USB 摄像头的嵌入式火焰图像采集系统研究
龚结龙
导师姓名职称刘涳教授
申请学位级别硕士学科专业名称检测技术与自动化装置
论文提交日期 2012 年 5 月 24 日论文答辩日期 2012 年 6 月 6 日
学位授予单位长安大学
Study on the embedded flame image acquisition
system based on USB image sensor
A Dissertation Submitted for the Degree of Master
Candidate:Gong Jielong
Supervisor:Prof. Liu Kong
Chang‘an University, Xi‘an, China
摘要
火灾预警是预防火灾的重要途径,而火焰检测技术是火灾预警的关键技术。火焰检
测技术包括火焰图像的采集以及火焰识别两大部分。
传统的图像采集系统中,图像的采集、传输和处理都要在 PC 机上依靠特定的软件
环境进行,因而这种系统缺点很明显:体积大、系统整体成本高、使用不方便。本系统
提出以 CMOS 摄像头作为视觉传感器,以 S3C2440A 为处理器,结合外围电路组成嵌入
式 ARM9_linux 图像采集系统。为了改善目前多种火焰检测技术存在环境适应能力不强
的情况,本文利用图像型火焰检测原理,以多种背景下的静态火焰图像为对象,研究火
焰本身存在的区域边缘颜色分布特征,提出了基于火焰区域边缘颜色分布的火焰检测算
法。算法主要实现:图像火焰区域的提取,火焰有效边缘区域的提取,对火焰区域边缘
颜色分布的主成分进行分析,利用 BP 神经网络设计神经网络分类器,采用收敛速度最
快且适合中等规模并利用矩阵运算的 L-M 算法完成对火焰的识别。
本文重点阐述了图像采集系统的硬软件部分设计,其中硬件部分包括 CMOS 图像
传感器、嵌入式微处理器、存储器模块、LCD 模块和网卡电路模块的设计。软件部分首
先完成嵌入式 Linux 开发环境的建立和配置以及 Linux 设备驱动程序的安装和移植。其
中,Linux 设备驱动程序的安装和移植包括 LCD 驱动、DM9000 以太网驱动、USB Host
驱动程序和 ZC301 驱动。最后,以 V4L2 为应用程序接口,完成 Linux 内核编译和图像
采集应用程序的开发。
通过实验,本文设计的基于 USB 摄像头的嵌入式火焰图像采集系统能够完成对环
境现场的图像采集,并能通过网络接口实现远程主机监控。所采用的火焰检测算法能准
确检测出图像中有无火焰的存在,并能准确判断出火焰存在的区域。随着物联网技术的
发展,本系统在火灾预警领域和物联网领域将具有很大的应用价值。
关键字:嵌入式系统,CMOS 摄像头,S3C2440,火焰检测
I
Abstract
Fire warning is an important way to prevent fire in advance, and fire detection is the key
technology of fire warning. The flame detection technology includes flame image capture and
flame recognition.
In the process of the traditional image acquisition system, the image collection,
transmission and processing in PC depended on specific software environment, thus the
system faults are obvious: big volume, high cost andnot convenient to use. In the
ARM9_linux embedded image acquisition system, the CMOS camera was used as visual
sensor where the S3C2440A as the bined with the periphery circuit. The flame
detection algorithm is