FPGA实现的运动目标检测与追踪：帧差法与硬件电路设计

在当前电子信息行业的飞速发展中，基于FPGA的运动目标识别与追踪技术因其高效性和灵活性在计算机视觉领域的应用日益广泛。该设计由微电子科学与工程专业的本科生李根完成，指导教师为王媛媛，论文聚焦于利用FPGA这种高性能可编程硬件平台来实现这一功能。 论文首先阐述了背景，强调了运动目标检测与追踪在智能监控、人机交互、航空航天及军事等领域的重要性。FPGA的独特之处在于其内部包含大量的逻辑门和专用处理单元，能够实现高效的并行计算，非常适合实时图像处理任务。 设计的核心是基于I2C协议配置摄像头传感器，获取RGB565格式的像素信息，这一步确保了原始数据的采集。随后，通过PS2键盘进行参数调整，如帧差阈值，对图像数据进行一系列预处理操作，包括格式转换、中值滤波和帧差计算，这些步骤有助于去除噪声和提高目标检测的准确性。经过处理后，图像被转化为二值化结果，便于通过包围盒技术来定位运动目标。 作者选择了帧差法作为主要的运动目标检测算法，这种方法基于前后两帧之间的像素变化来识别移动对象。论文详细介绍了Matlab中的仿真验证过程，不仅解释了算法原理，还进行了深入的性能分析。基于这些分析，设计者将算法转化为硬件电路，利用FPGA实现了硬件级别的执行，实现了高效率的运动目标追踪。 论文还着重展示了在DE1-SOC评估板上的实际应用效果，证明了FPGA在图像处理算法中的优势，特别是在实时性和性能方面。此外，通过对实验结果的实时性分析，作者进一步论证了采用FPGA进行这类应用的可行性。 总结来说，这篇论文提供了基于FPGA的运动目标识别与追踪的具体实现方案，包括软硬件结合的设计流程和关键技术的应用，对于从事图像处理和FPGA应用的科研人员具有很高的参考价值。关键词集中在FPGA、帧间差分、中值滤波、目标检测和包围盒技术上，突显了设计的核心技术和关注点。