FPGA实现运动目标检测：帧差法与硬件仿真

"本章小结-单相全桥逆变电路原理分析（电路图）" 本文主要讨论了FPGA项目中的运动目标识别与追踪技术，结合了微电子科学与工程的专业知识，由本科生李根在指导教师王媛媛的指导下完成。论文的核心是基于FPGA硬件平台实现运动目标的检测与追踪，这在当前图像处理领域具有重要的实用价值。 首先，文章介绍了FPGA（Field-Programmable Gate Array）的基本特性，强调了其在电子信息行业中的广泛应用，特别是在高速、实时处理任务中的优势。FPGA内部包含大量可编程逻辑门和专用硬件模块，适合构建定制化的数字系统。 在设计过程中，论文详细描述了FPGA开发的经典流程，包括Verilog语言的学习和应用。Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在设计中需要注意语言的规范和仿真验证的重要性。 接着，文章提到了主要的开发工具Quartus，这是Altera公司提供的FPGA设计软件，提供了从设计输入到硬件部署的全套解决方案。此外，Notepad++作为文本编辑器，被推荐用于编写Verilog代码，因其轻量级和强大的功能。 在仿真部分，文章重点介绍了Modelsim，这是一种广泛使用的HDL仿真工具，支持VHDL和Verilog的混合仿真。Modelsim的专业版和Altera版各有特点，但鉴于Altera版的免费性和对设计需求的满足，作者选择了后者。通过Modelsim，开发者可以编写测试激励文件，模拟真实环境下的信号输入，获取详细的仿真结果，包括数字信号波形、模拟信号波形和memory信息。 在具体实施中，论文描述了如何利用I2C协议与摄像头传感器通信，获取RGB565格式的图像数据。然后，通过PS2键盘设置帧差阈值，对图像进行中值滤波、帧差运算等一系列处理，生成运动目标的二值化图像。运用包围盒技术确定目标位置。所有这些步骤都在FPGA上实现，并通过Modelsim进行模块仿真，最终在DE1-SOC评估板上进行硬件验证，达到了预期的运动目标检测与追踪效果。 论文还探讨了帧差法作为主要的运动目标检测算法，通过Matlab软件进行了算法验证，并详细解析了算法原理。基于这些分析，设计了硬件电路并在FPGA上实现，证明了FPGA在实现图像处理算法时的高效性和实时性。 该论文全面涵盖了FPGA开发的基础知识，Verilog编程，以及Modelsim的使用，同时提供了运动目标检测与追踪的具体实现方案，为FPGA在图像处理领域的应用提供了宝贵的参考。