FPGA论文背景差分法论文

1、0中国学术期刊测 HYPERLINK h 论文发袁专家一FPGA 论文背景差分法论文摘要：视频图像处理对处理器的数据处理能力和实时性 要求都非常高。设计基于fpga和背景差分算法的静态背景 下运动目标检测系统，并详细介绍了系统的设计过程。采用 fpga 硬件实现系统设计，极大的提高了系统的实时性，能准 确的检测出运动目标。关键词：fpga；目标检测；视频处理；背景差分法moving target real-time detection of fpga-based static backgroundchen quanjin,zhang yide(school of optoelectronic

2、information,university of electronic science and technology of china,chengdu610054,china)abstract:a video detection system of moving objects based on fpga and background difference algorithm is designed.and introduces the realization indetail.thesystemprocessingspeedhasbeenenhanced greatly,and the m

3、oving object can be detected in realtime and accurately under the staticbackground.keywords:fpga; object detection;video processing;background differencing、系统总体方案设计系统主要分为视频采集、视频格式转换、视频预处理、 视频运动目标检测、vga视频显示和系统报警六个部分。图 1 为系统的整体总体框图。（一）各部分模块的功能1.视频采集：将模拟视频数据通过解码芯片转换为数字 视频数据。2.视频格式转换：将解码后的视频数据转换成 rgb 格式

4、。 3.视频的预处理：包括将 rgb 数据存储在片外 sdram 中，图像重构和存储背景。 4.视频移动目标检测：从存有当 前视频图像和背景图像的sdram中读出背景图像和当前图 像，根据背景差分算法，将背景差进行图像去噪和形态学处 理，找出移动目标。5vga视频显示：将检测后的结果实时 的在显示器上显示出来。6.系统报警：当检测到运动目标时， 系统发出报警信号。（二）系统硬件电路设计系统采用emos模拟摄像头wv-gp240,解码芯片adv7180 进行视频采集，将模拟视频信号转换成 fpga 能够处理的数 字视频信号， fpga 作为核心处理器，负责视频的格式转换， 预处理以及移动目标的检

5、测功能，当有移动目标出现时，发 出警报。差分后图像或背景图像或当前图像经数模转换芯片 adv7123转化为模拟信号，通过vga接口显示在显示器上。图 2 为系统硬件结构图。二、系统方案的设计实现（一）视频处理模块为了对完整的视频图像进行处理，必须对视频图像进行 缓存：在 sdram 中开辟两个大小为一幅视频图像的存储区， 采用 ping-pong 操作，当在传输和存储重构当前帧图像的时 候，对上一帧图像进行后续处理。如此反复交错的进行存储 重构和处理，从而提高系统的吞吐量和处理速度。（二）运动目标检测模块本系统采用背景差分法。算法实现的流程如图 3。将当 前帧图像和背景图像的灰度进行背景差计算

6、。背景差分算法 实现过程为：将当前帧图片和背景图片同时送入背景差分模 块中，对两幅图像中对应的像素的相关分量进行相减运算并 取绝对值。当运算结果小于某个阈值 t 时，认为当前帧图像 和背景图像在该像素点上相同，将像素的灰度值置为 255； 当运算结果大于阈值t时，认为当前帧图像和背景图像在该 像素点上发生了变化，表示有移动目标出现，将像素的灰度 值置为 0。为了使检测到的移动目标区域充实准确，引入了 数学形态学处理中的腐蚀、膨胀算法。运用腐蚀算子去除孤 立的噪声点，运用膨胀算子填补目标区域的空洞，这样既消 除了图像中分散的碎杂噪声点，又保留了目标的边缘特征。三、验证和测试本设计采用 altera 公司 cyclone ii 系列 fpga 芯片(ep2c70)作为系统的硬件平台。以上算法均采用verilog 硬件描述语言设计。图4为实验结果，a为背景图，b为当 前帧图像， c 为背景差值图像， d 为差值图像二值化处理后的图像。由实验结果可以看出：在简单静态背景下，利用背景差 分算法能够有效的检测出完整的运动目标，检测效果比较 好。能够充分检测出运动目标的形状和姿态等。采用的是 fpga 作为处理器，运算速度非常快，采集视频图像时采用 ping-pong 结构，采集过程和目标检测采