基于FPGA的視頻運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、目前，智能監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，主要是對監(jiān)控區(qū)域的特定目標(biāo)進行實時檢測與管理。而視頻運動目標(biāo)檢測算法則是智能監(jiān)控系統(tǒng)中至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。本文將邊緣檢測算法與幀間差分法相結(jié)合作為視頻運動目標(biāo)檢測的核心算法，同時對傳統(tǒng)的經(jīng)典Sobel算子進行改進，使檢測效果達到更好。為了滿足圖像處理高實時性的要求，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，對采集進來的視頻圖像進行處理并提取運動目標(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動目標(biāo)檢測算法，并詳細闡述和分析了它們各自的實現(xiàn)原理與優(yōu)缺點，通過對同一幅圖片的不同算法仿真對比與分析，選擇算法簡單、檢測效果更佳的幀間差分法作為核心算法。同時為了更好的將運動目標(biāo)整個輪廓清晰顯示出來，本文使用了邊緣檢測算法。對四種不同算子的邊緣檢測算法進行了仿真實驗與對比分析。最終采用硬件實現(xiàn)簡單且邊緣定位精確的Sobel算子進行圖像的邊緣檢測。
　　其次，本文設(shè)計了系統(tǒng)的硬件平臺，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。同時對各個模塊對應(yīng)的硬件芯片原理與功能做了詳細分析，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)計方案對系統(tǒng)進行了模塊劃分，并詳細敘述了各個模塊的硬件實現(xiàn)過程。同時對視頻采集模塊、格式轉(zhuǎn)換模塊進行了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。接著重點分析傳

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