基于SOPC的視頻監(jiān)控及捕獲跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案是由PC機和相應(yīng)軟件來實現(xiàn)，這導(dǎo)致其無法便攜和在野外復(fù)雜環(huán)境使用，靈活度降低，成本也相對較高，在應(yīng)用上受到很多制約。隨著現(xiàn)代SOPC技術(shù)的發(fā)展，把原來在一個電路板上實現(xiàn)的系統(tǒng)集成到一小塊半導(dǎo)體芯片上去成為了更好的選擇方案。本論文提出在Altera公司的FPGA上構(gòu)建一個SOPC系統(tǒng)來實現(xiàn)一個具有運動目標捕獲跟蹤功能的監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)應(yīng)用于背景固定，攝像頭固定，目標移動的前提下，通過對某一目標區(qū)域的監(jiān)控，分析采集到的

2、圖像信息，檢測出運動的目標并計算記錄其運動軌跡，為行為判斷提供基礎(chǔ)。
　　 本論文首先探討了單目標單攝像頭的視頻監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)理論體系，研究了基于幀間差分的運動目標檢測識別算法和基于標準粒子濾波的運動目標跟蹤算法，研究了其優(yōu)缺點和適用環(huán)境以及其硬件實現(xiàn)方法。然后闡述了跟蹤系統(tǒng)總體架構(gòu)，系統(tǒng)工作流程分為四步:第一步為視頻圖像采樣，第二步為運動目標檢測及捕獲，第三步為運動目標特征跟蹤，第四步為目標運動軌跡分析。
　　 在圖像采

3、集方面，選用了CMOS工藝的MT9M(0)11芯片，并研究了該芯片的工作配置模式和工作原理，并在SOPC內(nèi)部根據(jù)其讀寫時序，設(shè)計一個I2C控制器模塊用于對其進行配置。其次針對監(jiān)控環(huán)境，對比了幾種常用的目標檢測算法，分析其優(yōu)缺點，選擇了幀間差分法作為檢測算法，通過對相鄰幀的對比來有效識別運動的物體，并在SOPC中設(shè)計實現(xiàn)此算法的軟核IP模塊。根據(jù)檢測結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)運動目標后，送入標準粒子濾波模塊對運動目標進行跟蹤，論文研究了該粒子濾波跟蹤

4、IP核五個部分設(shè)計原理，分別是粒子采樣，權(quán)值計算，重采樣，粒子裂變，結(jié)果輸出，F(xiàn)PGA的硬件電路能在處理大量粒子運算時凸顯出良好的實時性。最后是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)果輸出部分，本論文在SOPC中嵌入VGA視頻輸出接口，可以外接VGA顯示設(shè)備，輸出信息包括監(jiān)控場景中運動目標的運動軌跡。
　　 最后整合SOPC系統(tǒng)的各個模塊，將各個獨立的IP模塊通過Avalon總線與NiosⅡ處理器建立主從關(guān)系，成為一個完整的系統(tǒng)。對該SOPC進行