基于FPGA的视频监控移动物体系统

发布时间：2017-06-03 09:17

  本文关键词：基于FPGA的视频监控移动物体系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：视频监控技术兴起于20世纪70年代末,主要目的是采用图像的方式展现不同场景的信息,多应用于与安防相关的领域。对移动物体的检测属于计算机视觉研究的重点,目的是使计算机能够实时地掌握移动物体的运动轨迹,从而做出相应的反应。视频监控技术与跟踪技术的结合正在促进着计算机视觉的发展,使计算机逐渐摆脱被控制的状态而实现自主化运行。论文详细介绍了以FPGA为控制核心的视频监控移动物体系统所涉及到的基本原理与实现方法。采用OV5620作为采集图像单元;SDRAM芯片MT48LC8M32B2作为数据缓存单元;视频芯片ADV7123与VGA硬件接口作为图像输出单元;FPGA作为核心的控制与数据处理单元,实现了视频监控的功能,同时,系统会将监控范围内出现的移动物体的轮廓用红色标注,实现跟踪的功能。首先,本文设计了系统的完整架构。介绍了架构中涉及到的硬件单元以及连接方式,给出图像采集单元、数据缓存单元、显示单元以及FPGA单元的硬件设计方案。其次,对边缘检测和目标跟踪等图像处理算法进行研究,采用融合边缘检测与帧差法提取运动物体的方法。弥补了传统帧差法容易受环境噪声影响和无法完整提取运动目标的不足。最后,研究系统的核心控制与数据处理功能。主要完成配置图像传感器、转换像素数据格式、颜色校正与缓存,融合边缘检测与帧差法进行目标提取以及控制VGA进行显示等功能。系统采用软件模块化与硬件单元化的设计方法。实验表明,采用FPGA平台构成的视频监控移动物体系统能够实现预期的功能。即当摄像头的视野中出现移动物体时,系统会将移动物体的轮廓标注为红色,并且标注可以实时的跟随移动物体运动。同时,画面清晰流畅,能够满足实时性与稳定性的要求。
【关键词】：FPGA 视频分割 边缘检测 形态学 帧间差分
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;TN948.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 论文工作及结构安排12-14
• 第二章 系统总体设计14-30
• 2.1 总体设计14-15
• 2.1.1 系统功能14
• 2.1.2 系统结构14-15
• 2.2 FPGA及其工作部分15-17
• 2.2.1 FPGA介绍15-16
• 2.2.2 FPGA的工作单元16-17
• 2.3 图像传感器部分17-18
• 2.3.1 图像传感器介绍17
• 2.3.2 图像传感器选型17-18
• 2.4 配置图像传感器部分18-20
• 2.4.1 配置方式18
• 2.4.2 通信标准18-20
• 2.5 图像采集部分20-21
• 2.6 数据处理部分21-22
• 2.6.1 插值计算过程21-22
• 2.6.2 色彩均衡处理22
• 2.7 数据缓存部分22-24
• 2.7.1 存储器介绍22-23
• 2.7.2 SDRAM工作方式23-24
• 2.8 检测处理部分24-27
• 2.8.1 处理流程24-25
• 2.8.2 边缘检测过程25
• 2.8.3 差分过程25-26
• 2.8.4 图像学处理26-27
• 2.9 显示部分27-29
• 2.9.1 VGA显示标准27-28
• 2.9.2 数模转换选型28-29
• 2.10 本章小结29-30
• 第三章 系统硬件设计30-36
• 3.1 硬件组成30
• 3.2 FPGA工作单元30-32
• 3.2.1 电源电路30-31
• 3.2.2 时钟电路31-32
• 3.2.3 复位电路32
• 3.2.4 配置电路32
• 3.3 图像传感器单元32-33
• 3.4 SDRAM单元33-35
• 3.5 显示单元35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 系统软件设计36-55
• 4.1 图像传感器配置模块36-38
• 4.1.1 I~2C控制模块36-37
• 4.1.2 配置模块37-38
• 4.2 图像采集模块38-40
• 4.3 数据处理模块40-42
• 4.3.1 插值计算模块40-41
• 4.3.2 色彩均衡计算模块41-42
• 4.4 控制缓存模块42-49
• 4.4.1 FIFO模块42
• 4.4.2 内部控制模块42-45
• 4.4.3 外部控制模块45-48
• 4.4.4 组成四端.模块48-49
• 4.5 检测处理模块49-51
• 4.5.1 边缘检测模块49-50
• 4.5.2 处理模块50-51
• 4.6 控制显示模块51-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 调试结果及分析55-60
• 5.1 系统硬件电路图55
• 5.2 图像传感器配置仿真55-56
• 5.3 数据采集过程仿真56
• 5.4 像素数据处理仿真56-57
• 5.5 检测处理过程仿真57
• 5.6 VGA显示过程仿真57-58
• 5.7 边缘检测与标注效果图58-59
• 5.8 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 参考文献62-64
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 骆云志;刘治红;;视频监控技术发展综述[J];兵工自动化;2009年01期

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6 刘紫燕;祁佳;;实时图像边缘检测形态学优化设计及FPGA实现[J];电子技术应用;2013年09期

7 ;Altera开始发售65nm CycloneⅢFPGA系列产品—EP3C120[J];电子与电脑;2007年07期

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  本文关键词：基于FPGA的视频监控移动物体系统，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：417783