基于FPGA的运动目标检测系统的设计与实现

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近年来,越来越高端的技术需求,推动着机器视觉技术的发展,作为机器视觉重要组成部分的运动目标检测技术也逐渐成为了国内外专家学者的研究重点。视频图像处理平台丰富多样,其中FPGA这种具有并行处理特点的可编程逻辑器件发展迅速,它能够满足视频图像处理系统实时性高和数据处理量大的要求,因止(?)FPGA是一个未来前景广阔的数字信号处理平台。本文针对视频图像实时性高和数据处理量大的特点,选取FPGA为主控和处理芯片,力求设计一种运动目标检测系统,完成实时监控显示,并进行运动目标检测告警。文章围绕课题研究的目的和意义,阐述国内外先进的技术应用和研究成果;针对运动目标检测算法,通过MATLAB软件对检测算法进行仿真验证,并通过比较分析确定系统检测所需的检测算法;针对视频信号的获取、传输及处理所需的硬件构成,设计硬件平台中的不同功能单元,采用CCD为视频采集的前端设备,获取视频模拟信号,利用TI公司的低功耗视频解码芯片TVP5150作为视频的A/D转换芯片,获得ITU-R BT.656格式的数字视频信号,系统采用高性价比的SDRAM来做数据缓存,数字视频信号的D/A转换芯片采用ADV7123三通道并行转换芯片来完成,而最终的视频显示则采用应用广泛的VGA接口。系统的FPGA设计以Verilog HDL为编程语言,设计平台选用QuartusⅡ9.1软件,将FPGA系统按不同的功能分为四个主要模块,首先通过I2C初始化对视频解码A/D芯片做配置,为视频数据传递搭建起通道,根据ITU-R BT.656标准中控制信号格式,将YCbCr信号分3个数据通道分离出来,然后预处理模块根据色彩空间变换的原理将YCbCr转换成RGB格式,通过异步FIFO来做SDRAM的读取控制端口来做帧数据缓存,缓存输出的RGB信号一路输出到VGA控制单元的同时,一路经灰度变换后送到检测模块做处理,并完成检测告警的功能。系统搭建完成后,通过运用QuartusⅡ软件中的SignalTapⅡ Logic Analysis在线实时调试工具,对各模块进行在线调试,并成功的实现了VGA帧频为60HZ的实时显示和检测告警功能,达到了预期目标。
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