基于FPGA的智能相机网络关键技术研究

【摘要】本文旨在设计和开发新一代基于FPGA的智能相机网络系统这个具有现实意义的应用，用于测试EPiCS（EngineeringPropriceptioninComputingsystems）项目建立的一种具有自我感知和自我表达能力的新型计算机网络模型的运行效果。智能相机网络是一种以智能相机为网络节点的以太网系统，其相机的智能性通过开发连接到各相机节点的FPGA获得，网络系统间基于以太网实现相互通信。论文从智能相机网络系统的总体结构、关键技术以及解决方法等方面进行了详细分析、设计，并对系统的主要性能进行试验、分析和改进，使该网络系统满足测试新型计算机网络模型的多方面要求。同时，该基于FPGA的智能相机网络作为一种具有低成本、低功耗、易扩展、处理及存储性能强等特点的多相机网络系统对下一代视频监控系统的研究具有指导意义。本文智能相机网络系统的关键技术主要包括以下几个部分：首先，各智能相机节点所连接的FPGA模块内设计有具有视频编解码、图像颜色空间转换、图像压缩和存储功能的图像采集处理单元；其次，实现了用于智能相机网络系统各节点间相互通信的以太网传输控制硬件模块的设计与开发及基于以太网的通信信道的建立；最后，设计了智能相机网络系统的用户界面，以保证用户可通过该界面动态获取智能相机网络实时工作状态，反馈相关动态信息，同时用户可通过该界面在一定程度上实现对智能相机网络的控制。在完成智能相机网络系统关键技术研究后，作者又设计一组试验验证网络系统目前所能实现的各项功能，测试网络系统的稳定性，分析因出现数据包丢失问题而引起网络系统不稳定的原因，从而改进和优化设计大大降低丢包率，从为新型网络系统提供更可靠的测试平台。论文的结构分为以下几部分：首先介绍了课题研究背景及研究意义，分析研究现状及改进需求；其次提出了智能相机网络系统的设计方案，详细介绍了智能相机网络系统关键技术——图像采集处理单元的设计与实现以及通信网络的开发及其程序实现；接着对智能相机网络系统的性能进行实际测试，提出了智能相机网络的一种优化方法；最后，对所做工作进行总结，并对未来工作进行展望。
【作者】黄玉娇；
【导师】孙文涛；隋永新；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，光学工程，2013，硕士
【关键词】智能相机网络；视频监控系统；分布式系统；FPGA（现场可编程门阵列）；实时嵌入式系统；

【参考文献】
[1]董雯.狗尾草突变体的初筛及保卫细胞特异性启动子的克隆鉴定[D].山东师范大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[2]马少丹.粤通卡增值业务发展战略研究[D].华南理工大学,MBA（专业学位）,2014,硕士.
[3]张婷.智力资本对高新技术企业绩效影响的作用机理研究[D].武汉纺织大学,企业管理,2014,硕士.
[4]周雪忠,崔蒙,吴朝晖.基于文本挖掘的中医学文献主题自动标引[J].中国中医药信息杂志,2003,01:71-74.
[5]杨玉杰.基于PLC的模糊PID电梯控制系统研究[D].天津大学,控制工程,2013,硕士.
[6]靳艳慧.β1整合素与FN的粘附对卵巢癌A2780细胞增殖及凋亡的影响[D].山东大学,妇产科学,2013,硕士.
[7]陈振兴.纳米钯、铂复合物制备2,6-二氯苯酚和CO_2电化学传感器[D].合肥工业大学,2012.
[8]李晓丽,罗榴彬,胡小倩,楼兵干,何勇.基于共聚焦显微拉曼光谱揭示炭疽病侵染下茶叶细胞壁变化的研究[J].光谱学与光谱分析,2014,06:1571-1576.
[9]李月辉.网络在线考试系统的设计与实现[D].黑龙江大学,软件工程,2012,硕士.
[10]杜健.中国海外投资保险法律制度研究[D].北方工业大学,法律,2014,硕士.
[11]潘雨雨.过氧化物酶增殖体受体-γ在哮喘小鼠气道重塑中的作用机制探讨[D].大连医科大学,儿科学,2012,硕士.
[12]崔玲.中外企业招聘面试比较研究[D].中国海洋大学,企业管理,2003,硕士.
[13]申星梅,李辽沙,武杏荣,王平,王莲贞.废弃CRT荧光粉中稀土的提取工艺与技术研究[J].化工学报.
[14]雷娜.基于上呼吸道黏膜免疫探讨解表方治疗表证的作用及机制[D].云南中医学院,中药学,2012,硕士.
[15]李剑.慢性硬膜下血肿临床特征和术后血肿复发原因的探讨[D].吉林大学,人体解剖和组织胚胎学,2013,硕士.
[16]殷淑燕,刘玉成.大头茶构件种群生物量及叶面积动态[J].植物生态学报,1997,01:85-91.
[17]赵军龙.白豹油田白209井区长6油层组沉积微相研究[J].石油地球物理勘探,2009,01:93-97+130+2+1.
[18]骆皓.开关磁阻电机的非线性仿真及参数标定系统[D].华中科技大学,电气工程,2013,硕士.
[19]井海涛.电力施工企业经营绩效综合评价研究[D].天津大学,高级工商管理,2013,硕士.
[20]李小磊.ICF靶丸位姿检测仿真系统的研究[D].上海大学,机械电子工程,2013,硕士.
[21]袁兴宽.石墨烯修饰电极检测NADH及构筑乙醇生物传感器的研究[D].武汉纺织大学,2013.
[22]刘娜.宗教视野下的道德困境[D].南京大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[23]翁时锋.基于机器学习的几种医学数据处理方法研究[D].清华大学,2005.
[24]赵建祥.金融创新对货币及货币政策有效性的影响研究[D].河海大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[25]刘箫萌.历史文化名村保护规划研究[D].南昌大学,建筑设计及其理论,2012,硕士.
[26]汪洋.《论语》泰文译本对比研究：1990-2011[D].北京外国语大学,亚非语言文学,2013,硕士.
[27]李波.重庆市高职院校单独招考的实践与反思[D].西南大学,高等教育学,2013,硕士.
[28]闫俊辉.柴油机高压共轨燃油系统控制策略的研究[D].重庆理工大学,信号与信息处理,2012,硕士.
[29]钟意伟.基于视觉特征和主题模型的自然场景分类[D].宁波大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[30]林水来.智能变电站在线监测系统设计[D].华侨大学,电气工程（专业学位）,2013,硕士.
[31]范丽.电池性能在线检测系统的研究与设计[D].西安工业大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[32]刘治国.概念网技术在数码城市的信息组织与信息检索中的应用与研究[D].中南大学,2003.
[33]杨立.企业市场进入策略中营销渠道决策研究[D].西南财经大学,工商管理,2004,硕士.
[34]邹鹰.H公司电力电子器件外延片生产线项目投资效益分析[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[35]潘小玲.口语交际内隐能力的理论与实践[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[36]李景叶.薄互层油气藏时移地震反演数据解释[J].石油地球物理勘探,2012,03:442-451+357+518.
[37]崇博.基于谱域光学相干层析技术的内窥成像系统研究[D].南京航空航天大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[38]王群.建筑施工企业施工合同风险管理研究[D].西南交通大学,结构工程,2013,硕士.
[39]王伟.无传感器的无碳纸分切机张力控制策略与实现[D].江南大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[40]钟俊.注意偏向训练对大学生运动员内隐攻击性的短时效应[D].北京体育大学,应用心理学,2013,硕士.
[41]李卓琳.从语义翻译角度看商务合同的翻译[D].广东外语外贸大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[42]郭西全.基于多片湿式离合器的商用车起步过程的仿真研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[43]李延喜,李宁.财务实时控制系统的框架、内容与应用[A].上海财经大学会计与财务研究院、上海财经大学会计学院.管理会计国际研讨会论文集[C].上海财经大学会计与财务研究院、上海财经大学会计学院:,2003:7.
[44]殷泽华.融雪剂使用的综合择优研究[D].北京化工大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[45]方伟杰,郑强,袁书宏.校园网网络计费系统的设计与实现[J].计算机时代,2004,08:9-10.
[46]侯俊.功能化离子液体的制备及其电化学性能研究[D].哈尔滨工业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[47]韩雪山.基于冲突分析图模型的结盟稳定性研究[D].南京航空航天大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[48]单威.现代大学制度中国化研究[D].淮北师范大学,高等教育学,2012,硕士.
[49]刘珂.热击及水合脱水处理对豆芽生产的影响研究[D].南京农业大学,粮食、油脂及植物蛋白工程,2012,硕士.
[50]李岚.对外汉语功能型口语教材研究[D].吉林大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.