嵌入式人脸识别系统建立在嵌入式操作系统和嵌入式硬件系统平台之上,具有起点高、概念新、实用性强等特点。它涉及嵌入式硬件设计、嵌入式操作系统应用开发、人脸识别算法等领域的研究；嵌入式人脸识别系统携带方便、安装快捷、机动性强,可广泛应用于各类门禁系统、户外机动布控的实时监测等特殊场合,因此对嵌入式人脸识别的研究工作具有突出的理论意义和广泛的应用前景。 本文是上海市经委创新研究项目《射频识别RFID系统-自动识别和记录人群的身份》(编号：04-11-2)与上海市科委AM基金项目《基于ARM和RFID芯片的自组织安全监控系统的研制》(编号：0512)的主要研究内容之一。论文从构建自动人脸识别系统所需解决的若干关键问题入手,重点探讨了基于嵌入式ARM微处理器的实时人脸检测、关键特征定位、高效的人脸特征描述、鲁棒的人脸识别分类器及自动人脸识别系统设计等问题的研究。论文的主要工作和创新点表现在以下方面： 1实现了结合肤色校验的Haar特征级联分类器嵌入式实时人脸检测,提出了基于人脸约束的人眼Haar特征RSVM级联分类器人眼检测算法和基于遮罩掩磨与椭圆拟合的瞳孔定位算法。 复杂背景中的人脸检测是自动人脸识别系统首先要解决的关键问题,通过对基于肤色模型和基于Haar特征级联强分类器的人脸检测算法的分析研究,综合两个算法的优点,提出了基于肤色模型校验和Haar特征级联强分类器的嵌入式实时人脸检测算法。实验结果表明,该算法不仅解决了复杂背景中的类肤色和类人脸结构问题,而且具有较高的检测率和较快的检测速度,同时对光照、尺度等变化条件下的人脸检测也具有较强的鲁棒性。 人眼检测与瞳孔定位在人脸归一化和有效人脸特征抽取等方面起着非常重要的作用,为了快速检测人眼并精确定位人眼瞳孔中心,论文提出了基于人脸约束的人眼Haar特征RSVM级联分类器人眼检测算法和基于遮罩掩磨与椭圆拟合的瞳孔定位算法,首先利用人眼检测分类器在人脸区域内完成对人眼位置的检测,然后通过对检测到的人眼进行遮罩掩磨、简单图像形态学变换及椭圆拟合实现瞳孔中心的精确定位。测试结果表明该算法只需几百毫秒便能完成人眼检测与瞳孔中心定位整个过程,在保证检测速度较快的同时,还能确保较高的定位精度。 2 针对传统线性判别分析法存在的小样本问题(sss),通过调整Fisher判别准则,实现了自适应线性判别分析算法及相应的人脸识别方法人脸识别中的小样本问题使线性判别分析算法的类内散布矩阵发生严重退化,导致问题无法求解。本文在人脸识别小样本问题的基础上,通过调整Fisher判别准则,利用类间散布矩阵的补空间巧妙地避开类内散布矩阵的求逆运算,通过训练集每类样本的样本数信息自适应改变调整参数,实现了自适应线性判别分析算法,实验结果表明,该算法能有效解决人脸识别中的小样本问题。 3 提出了基于有效人脸区域的Gabor特征抽取算法,有效地解决了Gabor特征抽取维数过高的问题。 Gabor小波对图像的光照、尺度变化具有较强鲁棒性,是一种良好的人脸特征表征方法。但维数过高的Gabor特征造成应用系统的维数灾难,为解决Gabor特征的维数灾难问题,论文第四章提出了基于有效人脸区域的Gabor特征抽取算法,该算法不仅有效地降低了人脸特征向量维数,缩小了人脸特征库的规模,同时降低了核心算法的时间和空间复杂度,而且具有与传统Gabor特征抽取算法同样的鲁棒性。 4 结合有效人脸区域的Gabor特征抽取、自适应线性判别分析算法和基于支持向量机分类策略,提出并实现了基于支持向量机的嵌入式人脸识别和嵌入式人像比对系统支持向量机通过引入核技巧对训练样本进行学习构造最小化错分风险的最优分类超平面,不仅具有强大的非线性和高维处理能力,而且具有更强的泛化能力。本文研究了支持向量机的多类分类策略和训练方法,并结合论文中提出的基于有效人脸区域的Gabor特征提取算法、自适应线性判别分析算法,首次在基于Windows CE操作系统的嵌入式ARM平台中实现了具有较强鲁棒性的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统。 5 提出并初步实现了基于客户机/服务器结构无线网络模型的远距离人脸识别方案为解决嵌入式人脸识别系统在海量人脸库中进行识别的难题,论文提出并初步实现了基于客户机/服务器结构无线网络模型的嵌入式远距离人脸识别方案。 客户机(嵌入式平台)完成对人脸图像的检测、归一化处理和人脸特征提取,然后通过无线网络将提取后的人脸特征数据传输到服务器端,由服务器在海量人脸库中完成人脸识别,并将识别后的结果通过无线网络传输到客户机显示输出,从而实现基于客户机/服务器无线网络模型的嵌入式远距离人脸识别方案。 6 结合我们开发的基于ARM的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统,从系统设计的角度探讨了在嵌入式系统中进行人脸识别应用设计的思路及应该注意的问题虽然嵌入式人脸识别系统的性能很大程度上取决于高效的人脸特征描述和鲁棒的人脸识别核心算法。但是,嵌入式系统的设计思想对嵌入式人脸识别系统的性能影响同样值得重视。本文第六章重点阐述了嵌入式自动人脸识别应用系统的设计思路,并结合我们自主开发的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统从系统设计的角度探讨了嵌入式人脸识别应用系统设计中应该注意的关键技术问题。 结合本文提出的算法我们在PC上完成对人脸识别分类器的训练,然后在嵌入式ARM开发平台上实现了嵌入式自动人脸识别、嵌入式人像比对两个便携式人员身份认证系统,经测试运行效果良好。所提出的人脸识别算法不仅具有一定的理论参考价值,而且对于嵌入式系统应用开发、AFR应用系统开发也具有一定的借鉴意义。
上传时间： 2013-05-18
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随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展，嵌入式系统成为了当前信息行业最热门的焦点之一。而ARM以其高性能低功耗的特点成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器。在嵌入式操作系统方面，Linux凭借其性能优异、结构清晰、平台支持广泛、网络支持强劲及开放源代码等多方面的优势，被嵌入式系统开发者广泛地采用。Linux 2.6包含许多新的特性，为其在嵌入式领域的应用提供了强有力的支持，新的内核越来越多地应用于嵌入式Linux系统中。 本文的工作基于艾科公司研发的硬件平台Ark1600开展。该平台上集成了多个功能模块，例如LCD、12S、GPIO、12C等，同时支持XD、CF、MMC、SD等多种硬件存储设备，在设备通信方面提供了USB、串行通信等传输方式。本文的主要工作是研究Linux在ARM芯片上的移植，并在此基础上阐述Linux设备驱动的开发。 首先构建了交叉编译环境，然后在分析Ark1600硬件体系结构的基础上详细阐述了BootLoader程序设计与实现、Linux2.6内核移植、Ramdisk文件系统移植的全过程，为后续项目的实施搭建了一个良好的开发平台。论文最后阐述了Linux 2.6内核中开发块设备驱动程序的实现方法，并以XD块设备驱动程序为例，详细阐述了Linux驱动程序的开发流程。 主要工作量在于BootLoader程序的设计与实现、Linux系统移植和XD块设备驱动程序的开发。因为项目平台独特的硬件环境，一些程序代码要严格依赖硬件设备设计。在Linux移植中的主要工作包括串口控制台的驱动、设置系统的存储布局、初始化系统定时器、初始化系统中断、在Linux系统中建立标识本硬件平台的结构体变量、配置并编译Linux内核等。
上传时间： 2013-05-18
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目前，嵌入式系统在工业控制和智能家电等众多领域得到了广泛的应用。但同时大量的嵌入式应用也对嵌入式设备的性能和功能提出了更高的要求。随着国内嵌入式应用领域的发展，ARM芯片以其高性能、低功耗、低成本的优势获得了广泛的重视和应用。嵌入式Linux是在标准Linux基础上，经过适当地简化(裁剪)，然后加入一些特定的功能，形成的一个精巧的、高效的、满足特定应用需求地专用(定制)操作系统，它具有用户可裁剪、可配置的特点。在各种嵌入式操作系统中，嵌入式Linux凭借其内核结构优良、功能强大、高性能、稳定性好以及源代码开放等方面的优势，成为了嵌入式系统领域应用中的技术热点。本论文设计了以嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为核心的系统，并在这个平台上实现了应用软件，构建了一个嵌入式的数据采集和发布系统，可以对设备数据进行串口采集，并利用因特网进行发布和控制操作。 为了实现这些功能，本文选用了Cirrus Logic公司的EP9302(ARM920T)作为系统的核心，以源代码开放的经过裁剪配置的嵌入式Linux为软件平台，设计了应用软件的设备数据采集、数据分析、数据交换网关模块，实现了网页服务器GoAhead移植，并完成了GoAhead服务器支持的自己的ASP页面以及后台函数的编写，并在此基础上研究了系统为保证可靠性而采取的一些措施。在整个系统的设计过程中充分发挥了嵌入式Linux的可移植性好、源代码公开、开发成本低的优点，解决了软件移植和设计编写、提高系统可靠性等的一系列关键性问题。 本嵌入式系统采集平台的用途是实时采集被监控设备的当前运行状况信息，使用户能够远程通过网页浏览器及时掌握被监控设备的运行状况，在必要时刻根据需要能够对设备进行相关控制操作和设置相关运行参数，以便能够控制被监控设备的运行方式。本论文设计的嵌入式数据采集、发布系统可以在类似远程数据控制的系统中得到广泛应用。
上传时间： 2013-05-27
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LED照明已确然成为一项主流技术。该项技术正日臻成熟，标志之一就是大量LED照明标准和规范的陆续出台。严格的效率要求已存在相当一段时间了，今后仍将不断提高。但近段时间，LED照明设计师的工作却更为棘手了，因为要同时满足以下两项要求：既要用针对白炽灯的调光器来实现调光控制功能，又要实现高功率因数性能。
上传时间： 2013-05-27
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本文实现了GPS中频信号处理的整体设计方案。该方案使用Zarlink公司的GP2015射频芯片和FPGA共同搭建硬件系统，用于实现GPS定位功能。其中GP2015芯片作为GPS信号接收前端，FPGA作为系统搭建和算法实现的平台。 首先，针对建立GPS中频数据处理平台的需要，设计了GPS信号接收的射频前端以及LVDS数据传输电路，编写了FPGA传输大量高频数据的VHDL程序，实现了数据的传输及存储。其次，设计PC机的用户界面接口程序，为控制和测试提供了可靠的保障。在此基础上开发了GPS中频数据处理的平台，为研究GPS定位算法提供了硬件基础。 数据捕获和追踪是GPS算法中最耗时的两部分，因此，本设计提出快速精确的数据捕获方法。在分析频域捕获算法的基础上，提出相位差分精确定频的方法，分析其可行性，给出实施方案并与普通串行精确定频算法比较，经过实验，得到了很好的结果。 在研究捕获算法的基础上，本文在FPGA上实现了GPS中频信号的捕获算法。既保证了软件算法的灵活性又利用了硬件工作的实时性，达到了快速捕获的目的。
上传时间： 2013-04-24
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无线局域网(WLAN,Wireless Local Area Network)是未来移动通信系统的重要组成部分.为了满足用户高速率、方便灵活的接入互联网的需求,WLAN的研究和建设正在世界范围内如火如荼的展开.由于摆脱了有线连接的束缚,无线局域网具有移动性好、成本低和不会出现线缆故障等特点.该文对无线局域网的主流协议IEEE 802.11a的物理层实现技术进行了系统的研究和分析,并采用可编程ASIC器件FPGA,设计实现了物理层基带处理的关键模块,为今后形成具有自主知识产权的IP核奠定了基础.该文研究内容得到了天津市信息化办公室"宽带无线局域网关键技术研究"项目经费的支持.该文在对IEEE 802.11a协议深入研究的基础上,提出了物理层的实现方案和功能模块划分.重点研究了实现基带处理的关键模块:FIR滤波器、卷积码编码器以及(2,1,7)Viterbi译码器的实现算法和硬件结构.在Viterbi译码器的设计中,
上传时间： 2013-06-19
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JPEG2000是由ISO/ITU-T组织下的IEC JTC1/SC29/WG1小组制定的下一代静止图像压缩标准.与JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能够提供更好的数据压缩比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多种特性使得它具有广泛的应用前景.但是,JPEG2000是一个复杂编码系统,目前为止的软件实现方案的执行时间和所需的存储量较大,若想将JPEG2000应用于实际中,有着较大的困难,而用硬件电路实现JPEG2000或者其中的某些模块,必然能够减少JPEG200的执行时间,因而具有重要的意义.本文首先简单介绍了JPEG2000这一新的静止图像压缩标准,然后对算术编码的原理及实现算法进行了深入的研究,并重点探讨了JPEG2000中算术编码的硬件实现问题,给出了一种硬件最优化的算术编码实现方案.最后使用硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器传输级(Register Transfer Level,RTL描述了该硬件最优化的算术编码实现方案,并以Altera 20K200E FPGA为基础,在Active-HDL环境中进行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成开发环境下完成了综合以及后仿真,综合得到的最高工作时钟频率达45.81MHz.在相同的输入条件下,输出结果表明,本文设计的硬件算术编码器与实现JPEG2000的软件:Jasper[2]中的算术编码模块相比,处理时间缩短了30﹪左右.因而本文的研究对于JPEG2000应用于数字监控系统等实际应用有着重要的意义.
上传时间： 2013-05-16
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近年来提出的光突发交换OBS(Optical．Burst Switching)技术，结合了光路交换(OCS)与光分组交换(OPS)的优点，有效支持高突发、高速率的多种业务，成为目前研究的热点和前沿。 本论文围绕国家“863”计划资助课题“光突发交换关键技术和试验系统”，主要涉及两个方面：LOBS边缘节点核心板和光板FPGA的实现方案，重点关注于边缘节点核心板突发包组装算法。 本文第一章首先介绍LOBS网络的背景、架构，分析了LOBS网络的关键技术，然后介绍了本论文后续章节研究的主要内容。 第二章介绍了LOBS边缘节点的总体结构，主要由核心板和光板组成。核心板包括千兆以太网物理层接入芯片，突发包组装FPGA，突发包调度FPGA，SDRAM以及背板驱动芯片($2064)等硬件模块。光板包括$2064，发射FPGA，接收FPGA，光发射机，光接收机，CDR等硬件模块。论文对这些软硬件资源进行了详细介绍，重点关注于各FPGA与其余硬件资源的接口。 第三章阐明了LOBS边缘节点FPGA的具体实现方法，分为核心板突发包组装FPGA和光板FPGA两部分。核心板FPGA对数据和描述信息分别存储，仅对描述信息进行处理，提高了组装效率。在维护突发包信息时，实时查询和更新FEC配置表，保证了对FEE状态表维护的灵活性。在读写SDRAM时都采用整页突发读写模式，对MAC帧整帧一次性写入，读取时采用超前预读模式，对SDRAM内存的使用采取即时申请方式，十分灵活高效。光板FPGA分为发射和接收两个方向，主要是将进入FPGA的数据进行同步后按照指定的格式发送。 第四章总结了论文的主要内容，并对LOBS技术进行展望。本论文组帧算法采用动态组装参数表的方法，可以充分支持各种扩展，包括自适应动态组装算法。
上传时间： 2013-05-26
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本文以Turbo码译码器的FPGA实现为目标，对Turbo码的迭代译码算法及用硬件语言实现其译码算法进行了深入研究。 本文首先在理论上对Turbo码的编译码原理进行了深入的研究，并用C语言对其MAP译码算法进行了验证仿真，接着就Turbo码MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和测试。随后本文就一些对MAP译码性能起着重要影响的参数也用C程序做了仿真对比。 最后，考虑到硬件实现的简化，MAX-Log-MAP算法成为了本文的硬件实现方案。本文采用了模块化设计，在对各个模块进行设计的基础上提出了一些改进的方案，对Turbo码编码器设计中的同步问题进行了改进，对分块并行Turbo码译码算法的硬件实现进行了研究。在设计中综合运用了“自顶向下”和“自下而上”的设计方去，通过功能模块分割，合理设置系统参数，并通过模块之间的参数传递，使Turbo码编译码器具有较好的灵活性。
上传时间： 2013-04-24
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在通信系统中，人们一直致力于信息传输的有效性和可靠性的研究，信道纠错编码技术一直是人们研究的重点。1993年，Turbo码的提出，以其接近Shannon极限的优异的译码性能在编码界引起了轰动，并成为研究纠错编码的热点课题。经过十几年的研究和发展，目前，Turbo码已经走向了实用化的道路，如何用硬件实现有效的Turbo码编译码器成为了人们研究的重点。 论文以基于FPGA实现Turbo码译码器为研究目标，首先分析了Turbo码的基本编译码原理和3GPP标准的Turbo码编码结构和交织算法。然后重点分析了MAP译码算法，Log-MAP译码算法和：Max-Log-MAP译码算法，并对三种译码算法进行了详细的理论推导和计算复杂度的定量分析比较，对影响Turbo码译码性能的主要因素进行了MATLB仿真分析。 论文在深入分析比较上述三种译码算法的基础之上，选择Max-Log-MAP译码算法进行了Turbo码译码器的FPGA设计实现。主要针对FPGA实现的数据量化、定点数据表示方式、Max-Log-MAP算法子译码器关键运算单元的FPGA设计和基于3GPP标准的Turbo码译码器的内交织的FPGA设计进行了深入研究，完成了固定译码长度的Turbo码译码器的FPGA设计实现，并利用ModelSim和MATLAB分别对译码器进行了功能时序验证和FPGA定点仿真测试。
上传时间： 2013-07-09
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