基于FPGA的視頻移動目標檢測系統的研究與實現.pdf

1、移動目標檢測在軍事和民用上都有著廣泛的應用，實現快速、準確的移動目標檢測有著非常重要的理論意義和實用價值。移動目標檢測算法的研究已經逐步趨于成熟，但是利用硬件實現這些算法的功能仍是當前研究的一個熱點。FPGA(FieldProgrammable Gate Array，現場可編程門陣列)作為一個硬件平臺，可以滿足視頻處理系統中對速度、集成度、可靠性的要求，非常適合于視頻和圖像處理的應用。本文在課題組多年來對移動目標檢測算法、灰度漲落和灰度

2、漂移算法及多顏色空間信息融合深入研究的基礎上，將FPGA應用于視頻移動目標檢測系統的研究，并實現了檢測和跟蹤目標的功能。主要研究內容有：
　　 1、搭建了基于FPGA的視頻移動目標檢測系統，實現了視頻的實時顯示。系統主要包括視頻采集、視頻的預處理、視頻移動目標檢測、視頻顯示和系統報警五個模塊。首先，設計視頻采集模塊，攝像頭采集的模擬視頻信號被送入視頻解碼芯片ADV7180中；同時，通過在FPGA中設計I2C總線配置模塊對該視頻解

3、碼芯片的寄存器進行合理的配置，使由攝像頭采集的模擬視頻信號轉換為8位與CCIR656標準兼容的YCbCr(4：2：2)串行視頻數據；而后，在視頻預處理模塊中，首先對視頻數據進行ITU-R656標準解碼，并在FPGA中實現了由YCbCr到RGB顏色空間的變換，得到RGB三基色；然后，進行灰度化處理，即由RGB值得到灰度值，為后面的背景差分法做準備；這些都是用硬件描述語言Verilog HDL在FPGA中編程實現的；最后，處理后的視頻經數模

4、轉換芯片ADV7123轉化為模擬信號，通過VGA接口顯示在CRT顯示器上。本部分在系統中實現了視頻的采集和預處理，同時將采集的視頻實時顯示出來。
　　 2、在FPGA中成功實現了背景差分檢測算法，完成了對視頻中移動目標的實時檢測、跟蹤和報警。從灰度化處理后的視頻中，選取背景圖像和當前幀圖像，經過片外SDRAM緩存，同時送入移動目標檢測模塊；然后利用背景差分算法，找出當前圖像中的移動目標，用黑色像素塊將其標識出來；當目標移動時，黑

5、色像素塊代表目標同時移動，從而實現了移動目標的實時檢測和跟蹤。同時，FPGA自動觸發(fā)報警信號到音頻解碼器，通過揚聲器發(fā)出警報。實驗結果表明，該系統可以快速檢測并跟蹤到視頻中的移動物體。
　　 3、對背景差分法進行了改進和完善，實現了視頻中移動目標的實時準確檢測和跟蹤。首先，為了準確檢測和定位移動目標，在FPGA中加入了多顏色空間的信息融合算法。多顏色空間信息融合就是利用多個顏色空間中的一些互補分量共同確定移動目標，即除了灰度差分

6、之外，再加入U、V、R、G、B、H、S、V等多個顏色空間的顏色分量，同時進行背景差分運算，使差分結果得到的目標區(qū)域被填充得更加飽滿，更能準確體現移動目標的形狀。此外，為了消除背景差分后圖像中的噪聲，加入灰度漂移算法?；叶绕扑惴ㄊ俏覀冋n題組提出的一種去除背景差分法檢測移動目標存在過多噪聲雜點的算法，可以有效地消除由于微震動、空氣擾動等原因導致的像素灰度在鄰近區(qū)域發(fā)生的漂移，使目標區(qū)域黑色像素塊標識更加明顯，而其周圍噪聲雜點基本消失。