基于FPGA的隧道行车检测系统实现

发布时间：2024-04-22 20:14

　　智能交通建设是“十三五”规划的交通建设重点工程项目,隧道交通智能化管理系统是智能交通建设的研究课题之一,要实现隧道交通智能化管理系统,就必须以实时并准确的检测到隧道行驶车辆的信息为前提。而FPGA具有大量可配置逻辑资源、并行处理及流水线操作等特点,能实现对视频图像实时处理。所以研究基于FPGA的隧道行车检测跟踪系统具有很强的实用价值及现实意义。本文的主要目的是以Xilinx Spartan6系列的XC6SLX45TM开发板为核心处理器,实现隧道行车检测跟踪系统,主要工作如下:(1)介绍了目标检测跟踪技术的常用算法和国内外发展现状,并仿真对比了光流法、帧间差分法、GMM背景差分法和ViBe算法的检测效果和检测速度。在MATLAB中基于GMM背景差分法、卡尔曼滤波和匈牙利匹配的算法实现了隧道行车的检测与跟踪。(2)详细研究了基于FPGA的隧道行车检测跟踪系统的设计方法,然后采用自顶向下的设计思路,将系统分为视频图像采集模块、DDR3读写控制模块、目标检测跟踪模块及VGA显示模块四大模块。通过Verilog HDL硬件描述语言编程实现了视频图像采集模块、DDR3读写控制模块和VGA显示模块,...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1运动目标检测原理

运动目标检测过程可简化为如图1.1所示。具体步骤为:第一步采集视频图像;第二步并将运动目标与背景分离,第三步获取目标的形状、位置以及速度等特征信息。运动目标检测常用的检测方法有光流法[5]、帧间差分法[6]、背景差分法[7]和ViBe算法[8]四种。

图1.2帧间差分法基本原理

帧间差分法可分为邻帧差分和隔帧差分,区别在于所取两帧图像的时间间隔,但其核心思想都是对比两帧图像并按像素作减法运算。假设视频中第k帧图像用fk(x,y)表示,fk-i(x,y)表示第k-i帧图像,当i为1时表示邻帧差分运算,i为大于1的正整数时为隔帧差分运算,用Dk(x,y)表示....

图1.3背景差分法基本原理

背景差分法的原理为:将包含运动目标的实时图像fk(x,y)与背景图像fb(x,y)相减,然后差值取绝对值得到Dk(x,y),再将Dk(x,y)与阈值T比较,得到二值化差分图像Rk(x,y)。实现过程如图1.3所示。背景差分结果Dk(x,y)表示为:

图1.4运动目标跟踪原理

运动目标跟踪建立在目标检测的基础上,通过合适的匹配算法和度量准则对搜索区域进行匹配定位,寻找连续帧之间的联系以获得目标轨迹信息[29,30]。运动目标跟踪原理如图1.4所示。跟踪方法根据目标特征描述方式的不同可以将目标跟踪算法分为两类,即基于局部特征的跟踪方法和基于对象的跟踪方法....

本文编号：3962215