FPGA实现运动目标检测：帧差法与硬件资源分析

"基于FPGA的运动目标识别与追踪——单相全桥逆变电路原理分析" 本设计聚焦于运动目标的识别与追踪，利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为核心硬件平台，结合微电子科学与工程的专业知识，实现了一套高效的图像处理系统。FPGA因其可重构性和高速运算能力，被广泛应用于图像处理领域。在本系统中，FPGA不仅用于处理来自摄像头Sensor的RGB565格式像素信息，还承担了帧差法、中值滤波等关键算法的硬件实现。 帧差法是运动目标检测的一种常见算法，通过对比连续两帧图像的差异，可以确定图像中的动态变化区域，即运动目标。在Matlab中预先进行仿真验证后，该算法被转化为硬件描述语言，进一步在FPGA上进行实施。中值滤波则用于消除图像噪声，提高帧差法的结果准确性。之后，通过包围盒技术确定运动目标的具体位置，这一技术能够快速且有效地定位目标边界。 系统资源利用方面，采用了Altera的Cyclone V系列芯片，该芯片内部采用了ALM（Array Logic Macrocell）结构，集成了8输入分段式LUT逻辑单元，具备多种工作模式，提供了丰富的硬件资源。设计中详细记录了FPGA资源的利用情况，包括逻辑单元、存储器以及其他硬件模块的使用状态，以确保高效运行并满足性能需求。 在系统分析与调试环节，通过modelsim软件进行了模块仿真，以验证设计的正确性。然后，使用Quartus工具进行布局布线，将设计映射到DE1-SOC评估板上，实际场景测试结果显示达到了预期的运动目标检测与追踪效果。 本文不仅详细阐述了帧差法的原理和硬件实现，还讨论了FPGA在实时图像处理中的优势，证明了FPGA在运动目标识别与追踪领域的潜力。关键词：FPGA、帧间差分、中值滤波、目标检测、包围盒技术。