基于FPGA的移动目标视觉检测技术

发布时间：2020-04-15 14:13

【摘要】：视觉图像处理是从20世纪40年代开始的,当时计算机的发展达到了一定的水平,人们就利用计算机进行视觉图像的处理,随着时代的发展,CCD、COMS等传感器更新换代,需要处理的视觉图像信息量变得巨大,这就使计算机等类似的平台在视觉图像处理的速度方面显得越来越力不从心,存在一定的延时性。正是由于这种原因,FPGA芯片应运而生,FPGA芯片具有集成度高、对于数据并行处理、容量大等特点,在信号处理领域、数据传输领域、视频图像处理领域得到了越来越多的应用。尤其是在实时性要求特别高的动态视频图像处理领域,如公共交通、安全监控等,FPGA可以很快的处理图像数据,满足实时性的要求。动态视频图像处理离不开对移动目标的检测与跟踪技术,本文主要研究利用FPGA处理移动目标视频的图像检测技术。本文所研究的移动目标视觉检测系统由硬件平台和检测算法组成。硬件平台包括:CMOS摄像头、电路板上板载的CMOS接口、FPGA芯片、SDRAM芯片和VGA接口以及带有VGA接口的PC显示器。采用与Altera FPGA相配套的软件quartus13.0并利用Verilog硬件描述语言编写了CMOS摄像头、VGA接口等硬件的驱动程序,利用上述硬件实现了实时视频图像的采集功能。检测移动目标的算法主要利用了帧间差分法,设计了RAW8视频流转RGB888视频流、RGB888视频流转YCbCr444视频流,然后进行了灰度处理、中值滤波,最后利用帧间差分法处理图像数据。经过以上算法的处理,得到了移动目标的实时轮廓。通过实验测试,FPGA芯片处理的速度达到25帧/秒,实时显示了处理图像数据,完成了对移动目标的检测。
【图文】：

3 蓝基色（Blue) 11 地址码4 地址码（ID Bit） 12 行同步5 自测试（各家定义不同） 13 场同步6 红地 14 地址码（各家定义不同7 绿地 158 蓝地在 VGA 的 15个管脚中 3 根 RGB 分量信号和行场同步扫描信号 HSYNC 和 VSYN是比较重要的[11]。VGA 显示的每一个像素点是由三基色 R、G、B 混合后显示的，可以显示多种色彩。如果用 3 位二进制数表示像素点的像素值，则 VGA 可以显示 8 中色彩如果用 8 位二进制数表示像素点的像素值，则 VGA 可以显示 256 中色彩，很多情况下像素点的像素值用 24 位二进制数表示，，此时显示的图像叫做 BMP 图像。有时也采用16 位二进制数表示像素点的像素值，这样可以节约显存空间，同时也满足了显示效果这时显示的图像叫做高彩色图像。下面用一张图来表示 VGA 的应用原理如图 2-1 所示

图 2-2 OV7725 摄像头功能原理图框架从摄像头 OV7725 原理示意图中可以知道，OV7725 摄像头的感光部件阵列在XCLK 的作用下，感光部件进行图像数据的采集。接着输出最原始的模拟数据，分辨率大小为 640*480。原始的模拟数据接着通过 12 位的模拟数据转数字信号转化器，转化成图像数字数据，其被称为 RAWRGB。RAWRGB 通 DSP 运算单元进行相关的处理，最后输出所配置格式的 10bit 视频流。OV7725 摄像头最高能输出 640*480 分辨率的视频，能满足很多产品和客户的需要。之所以选择 OV7725 摄像头，是因为它有以下众多优点：(1)具有灵敏程度高，适合在低照度下应用。(2)具有 SCCB 配置接口，能输出 RAWRGB RGB(GRB422，RGB565/RGB444)，YVA422 等多种视频流。(3) 支持 VGA、QVGA 等接口，以及能输出 40*30 到 352*288 分辨率的图像尺寸。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN791

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本文编号：2628643