[发明专利]基于FPGA的嵌入式行人密度统计系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的嵌入式行人密度统计系统及方法，系统包含PYNQ‑Z1、电源线、PC主机、双绞线、USB高清摄像头、液晶显示器LCD、HDMI线和SD卡；电源线用于PYNQ‑Z1与PC机连接；USB高清摄像头与PYNQ‑Z1连接，用于采集图像视频数据；双绞线连接PC机与PYNQ‑Z1，用于PC机与PYNQ‑Z1之间进行数据传输还用于PC机调试、控制PYNQ‑Z1；HDMI线用于PYNQ‑Z1与液晶显示器LCD连接；SD卡用于存储PYNQ‑Z1的相关数据。本发明可以高速采集高清摄像头拍摄的视频图像，并且实时处理视频数据反馈处理结果，为监管者提供公共区域的实时行人密度信息。

技术领域

本发明涉及计算机视觉检测技术领域，具体涉及一种基于FPGA的嵌入式行人密度统计系统及方法。

背景技术

随着我国科学技术的飞速发展，公共场所的出行安全问题受到广泛关注。由于行人密度在对突发事件中的行人进行疏散和相关应急措施有着举足轻重的作用，因此能够研究出一套实时性好、准确度高、体积小、功耗低的行人密度统计系统具有重要的实际意义。

目前基于PC机的行人检测系统存在以下问题：1)功耗高、机器笨重不便于携带；2)缺乏并行运算的能力在一定程度上处理速度不算理想；3)实时性普遍较低。

虽然有部分科研工作者利用ARM、DSP等单一平台实现行人检测系统，即使ARM在搭建操作系统方面具有优势，但处理复杂算法时，其处理速度还是不甚理想；DSP不具备FPGA那样的并行计算能力，而且可拓展性和可移植性不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的嵌入式行人密度统计系统及方法，该系统可以高速采集高清摄像头拍摄的视频图像，并且实时处理视频数据反馈处理结果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的嵌入式行人密度统计系统，该系统包含PYNQ-Z1、电源线、PC主机、双绞线、USB高清摄像头、液晶显示器LCD、HDMI线和SD卡；

所述PYNQ-Z1是基于双核Cortex-A9处理器的FPGA开发板；

所述电源线用于PYNQ-Z1与PC主机连接，给PYNQ-Z1供电；

所述USB高清摄像头与PYNQ-Z1连接，用于采集图像视频数据；

所述双绞线连接PC主机与PYNQ-Z1，用于PC主机与PYNQ-Z1之间进行数据传输，还用于PC主机调试、控制PYNQ-Z1；

所述HDMI线用于PYNQ-Z1与液晶显示器LCD连接；

所述SD卡用于存储PYNQ-Z1的操作系统、行人检测的数据模型以及可执行代码。

一种基于FPGA的嵌入式行人密度统计的方法，包括如下步骤：

S1、图像预处理：通过调用USB高清摄像头获取彩色图像，经过AXI数据传输总线传送至可编程逻辑PL端，在可编程逻辑PL端内采用硬件加速IP核，首先通过双线性插值算法，根据原图像中的像素在其相邻的2×2区域内的4个邻域像素值进行加权平均计算得出新图像中的像素值，进行图像放缩；再进行图像灰度化处理，对R、G、B三个颜色分量做加权平均，获得灰度图像；最后用Sobel边缘提取方法进行图像边缘提取；

S2.行人特征提取：采用CENTRIST特征对行人特征进行提取，在预处理后的图像IMAGE1中，首先计算每个像素点的CT值得到图像IMAGE2，然后将IMAGE2分成N块，然后统计每一个块所包含点的局部直方图，最后将所有块的局部直方图串联起来形成图像IMAGE1的CENTRIST特征向量表示；