移动图像检测与监控系统-毕业论文

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：移动图像检测与监控系统 学生姓名：学 号：专 业：电子信息工程班 级： 指导教师： 副教授23内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）摘 要监控系统是安防系统中应用最多的系统之一，对运动目标的检测与监控是智能监控的重要组成部分。目前在机场、超市、道路、银行等公共场所监控摄像机的使用已经非常普遍，但实际监控任务仍需人来完成。另外在传统上采用PC机作为图像检测的通用平台对系统工作环境要求高，而且这样的系统体积庞大、不利于维护、成本高，更难满足某些领域对实时移动方面的要求。随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统以其结构简单、体积小、功耗低等优点被广泛应用于各种系统中。本设计的目的就是为了实现无人值守的实时监控，自动分析摄像头捕获到的图像数据，并利用嵌入式系统降低系统的成本、降低功耗、减少成本，以此来实现监控的智能化，专用化。关键词：视频监控；嵌入式；Linux；移动图像检测； 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）AbstractMonitoring system is one of the most widely used security systems in the system, moving target detection and monitoring is an important part of intelligent monitoring. Currently at airports, supermarkets, roads, banks and other public places, the use of surveillance cameras is very popular, but the actual monitoring tasks still need people to complete. Another use of the PC in the traditional image as a common platform for the detection of environmental requirements for the system to work high, and the huge volume of such a system is not conducive to maintenance, high costs, some areas more difficult to meet the requirements of real-time moving. With the rapid development of embedded technology, embedded system with its simple structure, small size, low power consumption has been widely used in various systems.The purpose of this design is to achieve real-time monitoring unattended, the camera automatically analyzes the captured image data, and the use of embedded systems to reduce system cost, lower power consumption, reduce costs, in order to achieve control of intelligent, dedicated technology.Key words: video surveillance;embedded;Linux;moving image detection;内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）目 录摘 要IAbstractII第一章 引 言11.1 研究背景11.1.1 结构歧义11.1.2 理性主义的研究方法11.1.3 经验主义的研究方法21.2 问题定义21.2.1 结构化的随机语言模型21.2.2 基于实例类比的分析策略21.3 论文结构2第二章 自然语言的结构分析32.1 自然语言形式文法系统32.1.1 合一文法32.1.2 依存文法32.1.3 词汇化文法32.2 自然语言分析算法32.2.1 串行分析算法32.2.2 并行分析算法3 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 引 言1.1 研究背景随着半导体科学的发展，信息技术，数字化产品的普及，嵌入式系统被广泛应用于各个领域。目前，嵌入式系统被应用到计算机网络、手持通信设备、军事安防以及自动控制等各个领域。目前国内普遍认同的嵌入式系统的定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格需求的专用计算机系统。移动侦测可以降低公共机构和企业场所的人工监控成本，并且避免人员长期值守疲劳导致的监察失误，可以极大地提高监控效率和监控精度。移动侦测技术是运动检测录像技术的基础，现在已经被广泛使用于网络摄像机、汽车监控锁、数字宝护神、婴儿监视器、自动取样仪、自识别门禁等众多安防仪器和设施上。常见的移动侦测系统还允许使用者可以自由设置布防撤防时间、侦测的灵敏度、探测区域。当触发时应可联动录像、联动报警输出、联动摄像机转到相应的预置位。1.2视频监控发展状况随着编解码、网络传输技术、计算机的发展，现如今视频监控技术的发展趋势是：数字化、智能化、IP化、网络化。1.视频监控数字化视频监控发展经历了模拟视频监控、半数字监控、数字监控三个阶段。对于视频监控，数字化存储是视频监控技术发展的里程碑，数字化监控是现在以及将来最主要的监控方式。2.视频监控智能化智能化是视频监控技术发展到一定阶段产生的。由于视频监控的数据存储量非常大，而用户所需求的信息只是一小部分，如何把有价值的信息从海量的信息中提取出来或者说如何把人对图像的分析直接用机器来表达是视频监控技术发展的一个新方向。随着新技术的发展，全智能的监控系统将要求事发前能够识别并作出正确的判断，为人们提供最为有效、及时的快速反应措施。3.视频监控IP化随着Internet技术的发展，基于IP的视频监控更能为人们所接受，网络摄像机把压缩的视频信息通过TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，拥有授权的用户可以随时访问互联网，实现对整个监控系统的指挥、调度、存储、授权控制等功能。鉴于IPv6在服务质量、网络性能、安全性的改善、以及对下一代Internet网络的影响，基于IP的视频监控将会成为主流。4.视频监控无线化无线化包括两方面内容：一是监控中心的移动，通常情况下，被监控对象或是摄像机往往是固定的。而作为监控系统的监控中心则可以是动态的，当出差在外，需了解公司生产情况时，可使用笔记本随时随地访问摄像机的IP获取信息。二是视频监控网络的无线化，当监控点分散且与监控中心距离较远，或被监控对象不固定时，利用传统有线网络的视频监控对象往往成本高且难以实现，而基于多种无线传输手段的移动视频监控系统具有不可替代的优势。1.3移动图像检测技术1.背景减除法背景减除法(Background Subtraction)是目前运动检测中最常用的一种方法，它是利用当前图像与背景图像的差分来检测出运动区域的一种技术。它一般能够提供最完全的特征数据，但对于动态场景的变化，如光照和外来无关事件的干扰等特别敏感。最简单的背景模型是时间平均图像，大部分的研究人员目前都致力于开发不同的背景模型，以期减少动态场景变化对于运动分割的影响。2.时间差分法时间差分（又称相邻帧差）方法(Temporal Difference)是在连续的图像序列中两个或三个相邻帧间采用基于像素的时间差分并且阈值化来提取出图像中的运动区域。时间差分运动检测方法对于动态环境具有较强的自适应性，但一般不能完全提取出所有相关的特3.光流法基于光流方法(Optical Flow）的运动检测采用了运动目标随时间变化的光流特性，该方法的优点是在摄像机运动存在的前提下也能检测出独立的运动目标。然而，大多数的光流计算方法相当复杂，且抗噪性能差，如果没有特别的硬件装置则不能被应用于全帧视频流的实时处理。此外，在运动检测中还有一些其他的方法，运动向量检测法，适合于多维变化的环境，能消除背景中的振动像素，使某一方向的运动对象更加突出的显示出来，但运动向量检测法也不能精确地分割出对象。1.4本设计主要研究内容1.处理器的研究熟悉ARM体系结构，工作原理；熟悉ARM汇编、ARM裸机程序的编写。2.嵌入式开发熟练嵌入式开发流程，熟练掌握C语言和常用数据结构， Linux应用程序开发， Linux内核裁剪移植，BootLoader启动流程，shell编程，了解HTML，LCD，Linux驱动框架，Linux操作系统原理。3.图像处理的研究熟悉移动图像检测技术及图像处理方法。第二章 总体设计2.1设计需求序号功能需求说明1主程序1. 以开源软件motion作为系统后台程序。2. 移植motion到OK6410。3. 编写motion配置文件。2网页监控1. 在OK6410上建立boa web服务器。2. 在服务器目录下建立html监控主页。3. 通过Cambozola在主页上显示监控视频流。3移动图像检测报警1. 当检测到移动物体进入监控区域发出报警声音4监控影像信息存储1. 将重要的监控信息以jpg格式的图片进行存储。2. 将重要的监控信息以avi格式的视频进行存储。3. 以SD卡作为本地存储介质2.2系统架构该系统以开源软件motion为基础，实现了基本的网页监控功能。并通过对移动图像检测事件的处理实现了监控报警和存储控制等扩展功能。系统利用boa与cgi的组合在嵌入式平台上搭建web服务器，用户可直接通过浏览器监控和控制该监控系统。图1.系统总体设计第三章 硬件设备与开发环境3.1 硬件平台ARM11介绍ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构ARMv6的第一代设计实现。该系列主要有ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核型号，分别针对不同应用领域。中文名ARM11工艺0.13um外文名ARM11字长64指令集Thumb、E（DSP）最高频率500M架构Cache功耗0.4mW/MHzARM11开发平台对于各种无线移动应用，毫无节制的提供高性能处理器是无用的。同成本控制类似，功耗的控制也是一个重要因素。ARM11系列处理器展示了在性能上的巨大提升，首先推出350M500MHz时钟频率的内核，在未来将上升到1GHz时钟频率ARM11处理器在提供高性能的同时，也允许在性能和功耗间做权衡以满足某些特殊应用。通过动态调整时钟频率和供应电压，开发者完全可以控制这两者的平衡。在0.13um工艺，1.2v条件下，ARM11处理器的功耗可以低至0.4mW/MHz。ARM11处理器同时提供了可综合版本和半定制硬核两种实现。可综合版本可以让客户根据自己的半导体工艺开发出各有特色的处理器内核，并保持足够灵活性。ARM实现的硬核则是为了满足那些极高性能和速度要求的应用，同时为客户节省实现的成本和时间。为了让客户更方便地走完实现流程，ARM11处理器采用了易于综合的流水线结构，并和常用的综合工具以及ARM compiler良好结合，确保了客户可以成功并迅速的达到时序收敛。目前已有的ARM11处理器在不包含Cache的情况下面积小于2.7mm2，对于当前复杂的SoC设计来说，如此小的die size对芯片成本的降低是极其重要的。ARM11处理器在很多方面为软件开发者带来便利。一方面，它包含了更多的多媒体处理指令来加速视频和音频处理；另一方面，它的新型存储器系统进一步提高了操作系统的性能；此外，还提供了新指令来加速实时性能和中断的响应。再次，目前有很多应用要求多处理器的配置（多个ARM内核，或ARM+DSP的组合），ARM11处理器从设计伊始就注重更容易地与其他处理器共享数据，以及从非ARM的处理器上移植软件。此外，ARM还开发了基于ARM11系列的多处理器系统MPCORE（由二个到四个ARM11内核组成）。3.2摄像头介绍本设计采用中星微ZC301P摄像头，下面列出该摄像头的相关参数：1. 采用最经典稳定的中星微301P方案，色彩逼真2. 采用高品质不变形镜片，真实还原色彩，图像更清晰3. 速率30fps/s，硬件30万4. USB接口5. 感光器件：CMOS1/3inch，超CCD感光效果，VGA/CIF格式6. 信噪比：大于48db7. 扫描模式：逐行扫描/隔行扫描8. Video数据格式：8/16bit9. 工作温度：0-4010. 影响处理：自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡、伽玛校正11. 快速压缩引擎，2至8倍压缩比12. MMX技术高速软解压13. 支持动态和静态图像捕捉，支持avi影像录制，高品质64位真彩摄像头3.3UbuntuUbuntu（乌班图）是一个以桌面应用为主的Linux操作系统，其名称来自非洲南部祖鲁语或豪萨语的“ubuntu”一词，意思是“人性”、“我的存在是因为大家的存在”，是非洲传统的一种价值观，类似华人社会的“仁爱”思想。Ubuntu基于Debian发行版和GNOME桌面环境，与Debian的不同在于它每6个月会发布一个新版本。Ubuntu的目标在于为一般用户提供一个最新的、同时又相当稳定的主要由自由软件构建而成的操作系统。Ubuntu具有庞大的社区力量，用户可以方便地从社区获得帮助。2013年1月3日，Ubuntu正式发布面向智能手机的移动操作系统。Ubuntu 是基于Debian GNU/Linux，支持x86、amd64（即x64）和ppc架构，由全球化的专业开发团队（Canonical Ltd）打造的开源GNU/Linux操作系统。为桌面虚拟化提供支持平台。Ubuntu对GNU/Linux的普及特别是桌面普及作出了巨大贡献，由此使更多人共享开源的成果与精彩。本设计在虚拟机中安装的Ubuntu系统，安装完成的系统如下图所示：Ubuntu操作系统为了Ubuntu正常的上网需要对虚拟机和系统进行相应的设计，首先设置虚拟机的网络编辑器，让虚拟机通过网卡自动桥接，让路由器为Ubuntu分配IP，将Ubuntu的IP地址固定为07为了后面挂载根文件系统方便。在设置为网络过后，从windows ping虚拟机看网络设置是否成功，如下图所示，网络设置成功。ping命令查看网络设置是否成功下面是网络设置的截图：设置虚拟机自动桥接设置虚拟机直接通过物理网卡桥接Ubuntu网络设置3.4代码编辑本设计采用的文本编辑器为Vim和gedit，其中Vim是一个类似于Vi的文本编辑器，不过在Vi的基础上增加了很多新的特性，Vim普遍被推崇为类Vi编辑器中最好的一个。Vim的设计理念是组合，Vim强大的编辑能力很大部分来自于普通模式命令，很多快捷键和正则表达式类似，可以辅助记忆。gedit是一个GNOME桌面环境下兼容UTF-8的文本编辑器。它使用GTK+编写而成，因此它十分的简单易用，有良好的语法高亮，对中文支持很好，支持包括gb2312、gbk在内的多种字符编码。gedit是一个自由软件。这是 Linux 下的一个纯文本编辑器,但你也可以把它用来当成是一个集成开发环境 (IDE), 它会根据不同的语言高亮显现关键字和标识符第四章 系统移植4.1内核与驱动的移植4.1.1配置和编译内核配置内核使得其支持USB摄像头驱动、网卡驱动、声卡驱动、串口驱动等。本设计使用的内核为Linux2.6.36。首先进入内核顶层目录，使用命令make menuconfig，进入内核配置菜单。内核配置目录配置内核支持摄像头驱动：Device drivers-Multimedia support-Video For Linux*Video capture adapters -*V4L USB device -GSPCA based webcams-OV51x/OVFX2/W996xCF USB Ccamra DriverZC3XX USB Camera Driver配置内核支持声卡驱动：Device drivers- Sound card support - Advanced Linux Sound Architecture - ALSA for SoC audio support - SoC Audio for the Samsung S3CXXXX chips SoC AC97 Audio support for SMDK with WM9713其他驱动的配置过程和上面两个相似，配置完成后保存退出。由于编译出来的内核是在ARM平台上使用的，所以必须交叉编译。交叉编译是一种在计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，我们就称这种编译器支持交叉编译。简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。为了能够对内核代码进行交叉编译，需要安装交叉编译工具链，下面给出交叉编译工具链的安装过程：1. 解压交叉编译工具链，这里使用的是飞凌公司移植好的工具链，使用命令tar xvf arm-linux-gcc_4.3.2.tar.gz2. 将解压过后的文件拷贝到/usr/local/目录下3. 修改环境变量，使用命令vim /etc/environment将交叉编译工具的bin目录的路径添加到环境变量中。export PATH=$PATH:/usr/local/arm/4.3.2/bin，或者修改/etc/profile。4. 使用命令source /etc/profile或者source /etc/environment使修改生效。5. 验证安装是否成功，使用命令arm-linux-gcc v，出现下图的信息，表示交叉编译工具链安装基本成功。查看交叉编译工具链版本完成交叉编译工具链的安装后就可以编译内核了，使用命令make zImage编译内核，在编译完成后会在arch/arm/boot/目录下生成内核压缩文件zImage。4.1.2下载内核和u-boot到开发板Bootloader是嵌入式系统加电后运行的第一段代码，在它完成CPU和相关硬件的初始化之后，再将操作系统映像或固化的嵌入式应用程序装在到内存中然后跳转到操作系统所在的空间，启动操作系统运行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常分为四个层次：1. 引导加载程序。包括固化在固件中boot代码，和bootloader两部分组成。2. Linux内核。特定于嵌入式板子定制的内核以及内核的启动参数。3. 文件系统。包括根文件系统和建立于Flash内存设备之上文件系统。通常ramdisk来作为rootfs。4. 用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式GUI有：MicroWindows和MiniGUI等。4.2根文件系统制作文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。这种机制有利于用户和操作系统的交互。根文件系统首先是一种文件系统，该文件系统不仅具有普通文件系统的存储数据文件的功能，但是相对于普通的文件系统，它的特殊之处在于，它是内核启动时所挂载的第一个文件系统，内核代码的映像文件保存在根文件系统中，系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些初始化脚本（如rcS，inittab）和服务加载到内存中去运行。本设计使用busybox制作根文件系统。busybox是一个集成了一百多个最常用Linux命令和工具的软件。busybox包含了一些简单的工具，例如ls、cat和echo等，还包含了一些更大、更复杂的工具，例grep、find、mount以及telnet。有些人将busybox成为Linux工具里的瑞士军刀。制作好根文件系统之后，通过nfs挂载根文件系统来验证制作的根文件系统是否正确。首先设置内核启动参数为通过网络挂载文件系统，使用命令setenv bootargs设置内核启动参数为从nfs挂载根文件系统，nfs服务器路劲为07：/nfs/rootnfs，输出信息到console=ttySAC0；115200。然后配置Ubuntu的nfs服务器路劲与内核启动参数路劲一致，通过cat /etc/exports查看nfs服务器是否配置正确。内核启动参数配置Ubuntu nfs服务器配置通过nfs挂载根文件系统效果至此完成了基本软硬件环境的搭建。4.3 madplay播放器移植madplay播放器程序主要依赖于如下库：库名称源码包名说明zlibzlib-1.1.4.tar.gz提供数据压缩用的函数库libid3taglibid3tag-0.15.1b.tar.gzMp3文件id3标签分析库libmadlibmad-0.15.1b.tar.gz高精度MPEG音频解码库，支持MPEG-1（Layer-I，LayerII和LayerIII），也就是MP3将这些库依次安装到根文件系统中：1. 将源码包解压，使用命令tar xvf libid3tag-0.15.1b.tar.gztar xvf zlib-1.1.4.tar.gztar xvf libmad-0.15.1b.tar.gztar xvf madplay-0.15.2b.tar.gz2. 编译安装zliba 静入zlib源码目录。使用命令：./configure -shsred -prefix=_install，生成Makefile。其中-shared指明可生成动态库，-prefix=_install指明后面执行make install后库和头文件的安装路径，这里指定的_install由于并不存在，因此需要在zlib顶层目录创建，使用命令:mkdir _install，创建该目录。b 修改Makefile，需要修改如下内容：CC=arm-linux-gccCPP=arm-linux-gcc -EAR=arm-linux-arRANLIB=arm-linux-ranlibc 使用命令：make编译源码，使用命令： make install，将生成库和头文件安装到指定目录下，当然这里指的是我们之前创建的_install这个目录。d 将生成的动态库拷贝到根文件系统/nfs/rootnfs下的lib目录中，使用命令cp _install/lib/*.so* /nfs/rootnfs/lib，当然如果原本有这些库就不需要拷贝。3. 编译安装libid3tag：a 进入libid3tag源码目录。使用命令：./configure -host=arm-linux -prefix=$PWD/_install，生成Makefile。其中-host指明交叉编译工具前缀，-prefix=$PWD/_install指明后面执行make install后库和头文件的安装路劲，这里指定的_install虽然不存在，但在执行make install后会自动创建。b 使用命令：make编译源码，使用命名make install，将生成库和头文件安装到指定的目录下，也就是我们指定的_install目录 。c 将生成的动态库拷贝到根文件系统/nfs/rootnfs下的lib目录中，使用命令：cp _install/lib/*.so* /nfs/rootnfs/lib，如果原本就有库则不需要拷贝。d 将生成的动态库和头文件拷贝到交叉编译工具安装目录下的库和头文件目录中。如果原本就有库和头文件则不需要拷贝。4. 编译、安装libmad，方法参考上一步。5. 编译、安装madplay进入madplay源码目录，由于我们前面已经将madplay所依赖的动态库拷贝到了根文件系统的/lib目录下，这里我们只需要编译动态链接的madplay程序即可，这样的编译安装将十分简单 。a 使用命令：./configure -host=arm-linux,生成Makefile文件。b 使用命令：make编译makdplay，即可在madplay源码目录顶层找到生成的播放器主程序madplay。c 使用命令：cp madplay /nfs/rootnfs/sbin，将madplay拷贝到开发板根文件系统目录下。4.4 boa服务器的移植在嵌入式设备的管理与交互中，基于web方式的用成为目前的主流，这种程序结构也就是大家非常熟悉的B/S结构，即在嵌入式设备上运行一个支持脚本或CGI功能的web服务器，能够生成动态页面，在用户端只需要通过web浏览器就可以对嵌入式设备进行管理和监控，非常方便使用。boa是一个非常小巧的web服务器，在存储空间和运行时所占有的内存空间上都非常适合于嵌入式应用场合。下面列出boa的移植步骤：1. 解压源码包：tar xvf boa-0.94.13.tar.gz。2. 编译、安装boa：a 进入boa-0.94.13/src源码目录。使用命令：./confugure，生成Makefile，修改Makefile文件，找到CC=gcc，将其改成CC=arm-linux-gcc，在找到CPP=gcc E，将其改成CPP=arm-linux-gcc E。b 使用命令：make编译源码，还可以通过命令arm-linux-strip boa，去掉调试信息，得到最后程序只有约60KB大小。将boa拷贝到开发板根文件系统的/usr/sbin目录下。c 完成boa的配置，时期能够支持CGI的执行。Boa需要在/etc目录下建立一个boa目录，里面放入boa的主要配置文件boa.conf。在boa源码目录下有一个参考的配置文件boa.conf，可以在其基础上进行修改，下面给出该文件中主要选项的含义：选项名说明Port监听的端口号，缺省都是80User作为那个用户运行Group作为那个用户组运行Errorlog错误日志文件，本设计设置为/dev/console表示将错误信息打印到终端Servername服务器名字DocumentrootHTML文档的主目录。DirectoryindexHTML文档的主目录，也是没有用户只指明访问目录时返回的文件名。Keepalivemax一个连接所允许的HTTP持续作用请求最大数目，注释或设为0都将关闭HTTP持续作用。KeepalivetimeoutHTTP持续作用中服务器在两次请求之间等待的时间数，以秒为单位，超时将关闭连接。Mimetypes指明mime.types文件位置。Defaulttype文件扩展名没有或未知的话，使用缺省MIME类型。Cgipath提供CGI程序的PATH环境变量值。Scriptlias指明CGI脚本的虚拟路劲对应的实际路径。一般所有CGI脚本都要放在实际路劲里，用户访问执行时输入站点+虚拟路劲4.5 cgic库的移植CGIC是一个功能比较强大的支持CGI开发的标准C库，并支持Linux，Unix和Windows等多操作系统。以下描述CGIC的移植过程。1. 解压cgic源码包：tar xzf cgic205.tar.gz2. 编译安装cgica 进入cgic205源码目录，修改makefile，找到CC=gcc，将其改成CC=arm-linux-gcc，找到AR=ar，将其改成AR=arm-linux-ar，找到RANLIB=ranlib，将其改成RANLIB=arm-linux-ranlib。找到gcc cgictest.o o cgictest.cgi $LIBS，将其改成$(CC) $(CFLAGS) cgictest.p o cgictest.cgi $LIBS,找到gcc capture.o capture $LIBS,将其改成$(CC) $(CFLAGS) capture.o capture $LIBS,保存并退出。b 使用命令：make 编译源码，将生成的归档文件libcgi.a和头文件cgi.h拷贝到交叉编译工具安装路径的对应目录。4.6 ffmpeg的移植与安装ffmpeg是一个开源免费跨平台的视频和音频流方案，它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。移植ffmpeg的目的主要是为了是motion能够支持将捕获到的视频转换成avi格式的视频文件进行存储。因此，我们仅需要移植ffmpeg中如下几个库：libavformat用于各种音视频封装格式的生成与解析，包括获取解码所需要信息以生成解码上下文结构和读取音视频等功能。libavcodec用于各种类型声音/图像编解码。libavutil包含一些公共的工具函数。1. 解压motion源码包：tar xzf ffmpeg-0.5.1.tar.gz2. 编译安装ffmpega 进入ffmpeg-0.5.5源码目录。使用命令：./conf