FPGA实现的帧差法运动目标检测与追踪：原理与应用

本篇文章主要探讨的是基于FPGA的单相全桥逆变电路原理在运动目标识别与追踪中的应用。作者李根，作为微电子科学与工程专业的本科生，在指导教师王媛媛的指导下，研究了如何利用FPGA这一高性能的现场可编程门阵列技术，实现图像处理中的运动目标检测和追踪。 文章首先介绍了电子信息行业背景下，计算机视觉领域特别是运动目标检测与追踪的重要性，FPGA的优势在于其内部的海量逻辑门组合和专用处理单元，这使得它成为图像处理的理想平台。设计的核心是通过I2C协议配置摄像头传感器，获取RGB565格式的原始图像数据。PS2键盘在此过程中起到了关键作用，允许用户手动调整帧差阈值，以优化运动目标的检测敏感度。 帧差法作为主要的算法，通过前后两帧的像素差异来识别运动，背景被减去后，运动物体呈现出明显的对比。文章详细阐述了这一过程，包括图像数据的格式转换、中值滤波以减少噪声、以及帧差计算的流水线处理。通过二值化处理和包围盒技术，确定运动目标的位置。 设计采用硬件描述语言（HDL）进行实现，通过Modelsim软件进行模块级仿真，Quartus工具进行逻辑布局和布线，最终将设计应用于DE1-SOC评估板进行实际场景测试。结果显示，FPGA平台有效地实现了帧差法算法，具有较高的实时性和准确性。 论文不仅介绍了算法原理，还进行了深入的硬件电路设计和性能分析，证明了FPGA在图像处理中的优势，尤其是在实时性方面。通过与Matlab软件的仿真验证，算法的可行性得到了验证。此外，关键词“FPGA”、“帧间差分”、“中值滤波”、“目标检测”和“包围盒”凸显了文章的核心内容和技术路径。 这篇文章提供了一种基于FPGA的运动目标识别与追踪的实践方案，对于硬件加速的图像处理技术以及在实际应用场景中的性能提升具有参考价值。