基于FPGA的視頻圖像檢測技術的研究與應用.pdf

1、在圖像處理及檢測系統(tǒng)中，實時性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術及方法的基礎上，應用嵌入式系統(tǒng)設計和圖像處理技術，以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術的研究與應用，通過系統(tǒng)仿真驗證了基于FPGA架構的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實時處理能力，能夠準確并穩(wěn)定地檢測出運動目標的信息?？梢奆PGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內容有：

2、 1．分析研究了視頻圖像檢測技術，針對傳統(tǒng)基于PC構架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實時性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計方案。 2．應用模塊化的硬件設計方法，構建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸?shù)膯栴}，并為

3、以后系統(tǒng)功能的擴展奠定了良好的基礎。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點的基礎上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實現(xiàn)結構圖，應用VHDL硬件描述語言編程、實現(xiàn)，仿真結果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運算速度，增強了檢測系統(tǒng)的實時性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點討

4、論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結合嵌入式系統(tǒng)處理技術，在FPGA系統(tǒng)上研究設計了這些算法的硬件實現(xiàn)結構，用VHDL語言實現(xiàn)，并對各個模塊及相應算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗證是整個FPGA設計流程中最重要的步驟，針對現(xiàn)有仿真工具用手動設置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入

5、源仿真問題，用TEXTIO程序包設計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測試結果的分析與調試。系統(tǒng)測試的結果表明，運動目標的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術，針對FPGA技術的特點對某些算法提出