基于FPGA的多运动目标检测及硬件实现

针对视频流图像的目标检测,基于帧间差分理论提出了一种实时多运动目标检测算法。根据视频图像在实时处理中的应用,基于FPGA硬件平台并行处理快与可编程的特性,在FPGA上实现算法,经过MATLAB环境算法验证,并在设计的FPGA视频图像处理系统进行实现。该系统主要由图像采集模块、图像缓存模块、图像处理模块及图像显示模块4部分组成,通过OV5640采集图像数据,再对数据进行差分、滤波、形态学等一系列算法处理,存入DDR3中,最后通过VGA进行显示。实验结果表明,该系统在一定测距范围内可稳定跟踪运动目标,可实时显示,多目标检测识别率较高,能实时检测视频流图像中的多运动目标。     

改进Top-hat变换的小目标跟踪算法及FPGA实现

在改进Top-hat变换的基础上,设计并实现了一种基于FPGA的红外小目标实时稳定的跟踪系统。针对经典Top-hat变换对小目标检测的局限性,提出一种改进的Top-hat变换并将其用于对图像中小目标的增强。在此基础上,通过对视频序列中目标的运动估计和基于特征滤波器的空间滤波,稳定有效地计算出小目标的位置。为了将算法移植到FPGA芯片以获取实时的小目标跟踪效果,完成了系统的整体架构设计,并针对模板窗口运算在FPGA内实现的传统方法效率低的特点,设计一种基于FPGA的新型模板窗口计算方法,应用于相关的算法模块中。实验结果表明：系统可以获得良好的检测与跟踪效果,而且能够在20 ms内完成目标位置的计算,满足小目标跟踪的实时性要求。     

基于FPGA的运动目标检测与跟踪系统

针对传统运动目标检测与跟踪算法计算量大、检测速度慢、鲁棒性差的问题,提出了一种通过动态调整检测区域以实现高效运动目标检测与跟踪的方法。利用改进的帧间差分算法提取运动目标,将目标大小和位置信息分别传给区域裁剪算法和卡尔曼滤波跟踪算法,实现检测范围的缩小和目标跟踪。采用改进后的方法对分辨率为640×480的图像进行实验,检测到目标的大小为66×84,调整后的检测区域大小为132×168,帧间差分检测部分计算量减小了约92.78%,并且根据目标位置进行跟踪的效果较好,在FPGA中验证了此方法的正确性。     

红外小目标检测跟踪系统设计

从图像处理方法的角度对红外图像中小目标的检测、跟踪进行了研究,给出了系统总体设计框图,整个检测算法的前端图像滤波预处理采用FPGA实现,识别跟踪采用DSP实现。详细介绍了系统各功能模块的设计方法。实验表明该系统实现了小目标检测跟踪的功能,工作稳定可靠。     

一种基于FPGA的实时视频跟踪系统硬件平台设计

提出一种基于FPGA的视频跟踪系统硬件平台的设计方法,包括主控芯片、CMOS图像采集、多端口SDRAM控制器、图像VGA显示、SOPC系统和云台控制驱动等电路的设计。通过该平台,可以实现实时图像采集、缓存、显示和云台驱动;在SOPC系统中加入代码,可以实现运动目标的检测、跟踪、定位,改变云台转动方向,实现自主跟踪。     

基于FPGA的运动目标检测系统设计

针对运动目标检测技术在国防军工领域的广泛应用,设计了一种基于FPGA的运动目标检测系统。利用CCD摄像头采集带有运动目标的视频图像,并将采集后视频图像传输给SAA7113H进行解码,再将解码后的数字信号供给FPGA实现帧间差分算法以达到运动目标检测的目的,之后将数据传输给SAA7121H芯片进行编码,并将编码后的视频数据在显示单元中显示。实验测试结果表明,该运动目标检测系统能够实时地检测出运动目标,稳定性高,实时性好。     

基于区域模板匹配的多目标实时跟踪

研究视频目标实时跟踪问题,在智能视频监测系统中,对运动目标的跟踪是后续工作的基础.为了实时准确地跟踪多运动目标,提出一种基于改进帧间差分与区域模板匹配相结合的快速运动目标跟踪方法.根据改进的帧间差分法找到运动目标的所在的区域,建立相应的搜索区域,采用目标模板逐个与搜索区域进行匹配,匹配到目标后对其进行标记,并且对相应的目标模板进行更新,从而实现多个目标的跟踪.对三个目标进行跟踪平均的第Ι类错误率为11.11%,结果表明,改进方法能够比较有效、实时地对多个运动目标进行跟踪.     

基于FPGA的运动目标实时检测系统设计

目标检测是智能安防领域中的重要研究内容,为满足安防检测系统的小型化和高实时性的使用需求,设计了一种基于FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的运动目标实时检测系统,采用CMOS摄像头采集视频图像,DDR3 SDRAM作为视频图像帧的缓存介质,结合FPGA器件的可并行处理特点,采用流水线技术对帧间差分检测算法进行模块化处理,检测结果通过以太网传输至上位机,实现了图像采集和运动目标检测及显示。实验测试结果表明,该系统能够快速准确地检测出运动目标,稳定性高,实时性好。     

一种优化的运动目标定位与跟踪算法研究

运动目标检测与跟踪技术可实现对运动目标的检测、定位和跟踪,具有重要的理论意义和实用价值,已经成为各国学者研究的热点方向之一;为了达到更准确和有效的运动目标定位与跟踪的目的,该算法针对目标检测与目标跟踪两个方面,创新点在于目标跟踪;目标检测采用帧间差分法和背景差分法对比择优的方法,目标跟踪采用重心跟踪与卡尔曼滤波跟踪相结合的方法;通过对该种算法进行试验,得出的结果为:该算法的实现效果超越了传统的目标定位与跟踪算法;试验结论:该跟踪算法超越了传统的矩心、重心和卡尔曼滤波跟踪算法的单独跟踪效果,而且运算较快,同时卡尔曼滤波算法的预测与检测性大大降低了错误率,有效地改进了传统目标定位与跟踪算法.     

利用FPGA实现视频移动目标的有效检测

利用FPGA实现了一个视频移动目标检测系统,算法的基础是背景差分法。为了准确检测和定位移动目标,利用了灰度漂移算法和多颜色空间信息融合算法。灰度漂移算法是课题组最近在研究高斯混合模型的过程中提出的一种消除背景差分法检测的移动目标存在过多噪声杂点的算法,可以非常有效地消除由于微震动、空气扰动等原因导致的像素灰度在邻近区域发生漂移的现象;多颜色空间信息融合就是利用多个颜色空间中的一些互补分量共同确定移动目标。利用FPGA实现了上述两种算法,在移动目标的实时检测和跟踪中取得了很好的效果,对于丰富和增强监控系统功能有重要意义。     

基于以太网传输的图像处理系统设计及FPGA实现

为了保存经过采集和处理后的图像,并且确保传输图像的实时性和高效性,设计了一种远距离、高效率传输存储系统,该系统的FPGA主控芯片是Altera公司研发的Cyclone IV E系列,通过以太网中的UDP协议实现图像数据的传输。首先,通过摄像头OV5640进行图像数据的采集;其次,把采集到的数据进行图像预处理;然后,把处理后的图像通过SDRAM进行缓存;最后,通过网线利用UDP传输协议传输到上位机上进行保存。该方法适用于数据传输量大、传输距离远以及传输效率高等要求,并且能够实时的保存处理后的图像数据,为后续的处理奠定了基础。     

一种实时倾斜跟踪处理机设计

针对自适应光学系统中的倾斜跟踪回路,设计了以TMS320C6701数字信号处理器和XC2V1500现场可编程门阵列为核心处理器、基于PCI 总线的新型实时倾斜跟踪处理机平台。阐述了该平台的基本组成,根据点目标介绍了质心跟踪算法的软件实现。实验结果表明,该平台能满足倾斜跟踪回路的实时性要求。     

基于FPGA的小型机器人无线通信系统

针对单处理器系统控制的无线通信系统在小型足球机器人比赛中存在丢包现象和实时性差等弊端,提出一种FPGA并行控制无线模块的解决方案,实现全双工通信。包括数据的无线发射、接收以及分包处理等模块,采用有限状态机设计发射、接收部分时序,结果证明该方案实现灵活、稳定性高、实时性好。     

基于FPGA的双CPU容错控制器设计

基于冗余容错思想,设计基于现场可编程门阵列的双CPU容错控制器。该容错控制器在故障情况下可通过回溯重载进行故障判定和系统性能恢复,控制器控制律在传感器失效时能进行自我重构。仿真结果表明,该容错控制器通过冗余CPU的切换和控制律的重构实现了系统故障情况下的容错纠错功能。     

基于FPGA的高速数据采集系统设计与实现

设计一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速数据采集系统,将AT84AD001B高速A/D转换器与Stratix II系列的FPGA作为数据采集和处理主体,并在紧凑型外部设备互连系统平台上进行性能指标测试。结果表明,该系统可实现采样率为1 GS/s的双通道和采样率为2 GS/s的单通道交替并行数据采集性能,以及带宽达到200 MHz、放大倍数达到5倍的前端模拟信号调理性能,具有模块化、坚固性、可靠性和可扩展性等特点。     

基于FPGA的AES加/解密算法的可重构设计

高级加密标准(AES)的传统实现方法是对加/解密算法进行单独设计,占用了过多的硬件资源。该文在分析AES加/解密算法机理的基础上,介绍了算法各模块的设计方法,通过分析提取了加/解密算法之间存在的共性,给出算法的可重构设计实例。通过FPGA仿真验证,该方案与传统设计方案相比,减少了资源的消耗。     

基于FPGA的浮点向量协处理器设计

为满足现代数字信号处理中大量数据的运算需求,利用ARM946和Xilinx公司的现场可编程门阵列芯片逻辑资源和IP库,设计专门用于浮点复数向量运算的64位协处理器,对相关浮点运算进行优化,并在硬件仿真平台上进行测试。结果表明,该协处理器可使浮点复数向量运算性能得到大幅提高。     

基于FPGA的压砖机PLC加密控制系统

为使压砖机制造企业的合法利益免受严重侵害,该文在分析原控制系统的基础上,提出基于FPGA的具有加密功能的PLC控制系统,在通信电缆和PLC之间引入了加密板,采用VHDL语言为平台,开发了以有限状态机为内核的底层系统。经工业现场应用,验证了该控制系统的稳定性、可靠性和安全性。     

基于帧间差分法的目标检测研究与FPGA实现

针对以往帧间差分算法的硬件实现架构中数据同步信号设计复杂,调试周期较长的特点,设计了一种新型的硬件算法架构。整个系统基于Altera的Cyclone Ⅳ E系列进行开发,采用镁光的SDRAM作为高速储存器件,豪威科技的OV5640作为图像采集器件。该系统对采集到的原始图像数据进行灰度化处理,利用硬件差分算法模块对灰度图像进行差分处理与二值化,实现对视频图像中动态目标的捕捉。基于Quratus Ⅱ与Modelsim联合开发平台对系统进行硬件设计和功能模块仿真。硬件测试结果表明,系统能够清晰地检测出视频中的动态目标,且具备较好的实时性。     

基于FPGA的运动目标远程监视系统设计

运动目标检测是智能安防系统的重要组成部分,为了满足安防系统远距离监视目标以及视频传输实时性等需求,设计了一种基于FPGA平台的运动目标远程监视系统;该系统以Xilinx公司的Artix7系列FPGA芯片为核心,通过OV5640摄像头实现视频图像的采集,将采集到的图像进行灰度化处理,并通过DDR3存储器缓存处理后的图像,采用帧间差分法运动目标检测技术实现对多个运动物体的检测与标记,将检测结果通过以太网的UDP协议传输到上位机实时显示;实验结果表明,在图像分辨率为640*480时,以太网UDP传输速度为133Mbit/s,视频图像帧率为26fps,大于人眼的可视帧率24fps,满足视频传输实时性的要求,同时该系统能够远距离、高效地检测与跟踪多个运动目标,相比于其他系统具有可远程实时检测、小型化、低功耗的特点,可进一步应用到智能安防系统中。