基于FPGA的运动目标检测与追踪技术研究

"基于FPGA的运动目标识别与追踪——微电子科学与工程专业本科生李根，指导教师王媛媛" 本文主要探讨了运动目标检测与追踪技术在当前信息技术领域的研究背景和重要性，特别是结合FPGA（现场可编程门阵列）硬件平台的应用。随着数字电子技术和计算机CPU性能的提升，图像处理技术在自动监控系统中扮演了关键角色。传统监控系统依赖人工监控，但存在效率低、易疲劳等问题。因此，运动目标检测技术应运而生，通过计算机辅助图像处理，实现对图像数据的自动采集和识别，有效减轻了人力负担。 在运动目标检测与跟踪算法方面，文章提到了三种主要的传统方法：光流法、帧间差分法和背景消减法。其中，帧间差分法因其简单高效，在实际应用中尤为常见。这种技术通过比较连续两帧图像的差异来识别运动目标，适用于静态背景和较稳定的光照环境。 针对这一技术，作者李根在其毕业设计中，利用FPGA平台实现了运动目标检测与追踪。设计过程中，FPGA作为核心单元，通过I2C协议与摄像头传感器交互，获取RGB565格式的像素信息。接着，通过PS2键盘设置帧差阈值，进行图像数据处理，包括格式转换、中值滤波和帧差计算，以生成二值化的运动目标结果图。进一步地，通过包围盒技术确定运动目标的具体位置。 在设计实现上，作者使用硬件描述语言进行设计，并通过modelsim进行模块仿真，最终在quartus中完成布局布线，将设计下载到DE1-SOC评估板上进行实际场景测试，验证了设计的有效性。 文章还对帧差法进行了理论分析和Matlab仿真，深入探讨了算法原理。基于这些分析，设计了对应的硬件电路，并在FPGA上成功实现。实验证明，FPGA在图像处理速度和实时性方面具有显著优势，为图像处理领域提供了新的设计思路。 关键词：FPGA，帧间差分，中值滤波，目标检测，包围盒 本文的研究不仅概述了运动目标检测技术的国内外研究现状和发展趋势，还展示了FPGA在图像处理中的潜力，为未来相关领域的研究提供了有价值的参考。