基于FPGA的視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、目前，智能監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，主要是對(duì)監(jiān)控區(qū)域的特定目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與管理。而視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法則是智能監(jiān)控系統(tǒng)中至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。本文將邊緣檢測(cè)算法與幀間差分法相結(jié)合作為視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的核心算法，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典Sobel算子進(jìn)行改進(jìn)，使檢測(cè)效果達(dá)到更好。為了滿足圖像處理高實(shí)時(shí)性的要求，本文選取了具有并行處理能力且處理速度快的FPGA作為主控芯片，對(duì)采集進(jìn)來的視頻圖像進(jìn)行處理并提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，最后在VGA顯示器上完成顯示。

2、r>　　首先，本文介紹了目前三種主流的視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法，并詳細(xì)闡述和分析了它們各自的實(shí)現(xiàn)原理與優(yōu)缺點(diǎn)，通過對(duì)同一幅圖片的不同算法仿真對(duì)比與分析，選擇算法簡(jiǎn)單、檢測(cè)效果更佳的幀間差分法作為核心算法。同時(shí)為了更好的將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)整個(gè)輪廓清晰顯示出來，本文使用了邊緣檢測(cè)算法。對(duì)四種不同算子的邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)與對(duì)比分析。最終采用硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且邊緣定位精確的Sobel算子進(jìn)行圖像的邊緣檢測(cè)。
　　其次，本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，主

3、要分為視頻圖像采集模塊、圖像緩存模塊、算法處理模塊以及視頻顯示模塊。同時(shí)對(duì)各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的硬件芯片原理與功能做了詳細(xì)分析，包括Altera公司的DE2開發(fā)板、攝像頭采集芯片MT9M011、SDRAM芯片以及VGA視頻轉(zhuǎn)換芯片。
　　然后，根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分，并詳細(xì)敘述了各個(gè)模塊的硬件實(shí)現(xiàn)過程。同時(shí)對(duì)視頻采集模塊、格式轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行了Modelsim波形仿真，仿真結(jié)果表明圖像從采集到顯示數(shù)據(jù)傳輸是正確的。接著重點(diǎn)分析傳

4、統(tǒng)中值濾波算法和經(jīng)典Sobel邊緣檢測(cè)算法的不足，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)對(duì)改進(jìn)的算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并與傳統(tǒng)算法做了對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)的算法效果更好，且占用的硬件資源更少。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行相鄰兩幀差分得出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，將處理結(jié)果在VGA顯示器上進(jìn)行顯示。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出基于改進(jìn)的Sobel邊緣檢測(cè)幀間差分法能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到視頻中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，對(duì)目標(biāo)的邊緣定位精確且顯示清晰，同時(shí)該算法相比傳統(tǒng)算法消耗硬件資源更少，完