基于FPGA的实时视觉跟踪系统的研究

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计算机视觉领域当中,视觉跟踪一直以来占有举足轻重的地位,同时它也是视频监控应用研究领域的核心技术课题。近年来,相关科学技术突飞猛进,视觉跟踪技术也有了长足的发展,并且伴随视频监控技术的发展,实时监控系统对于图像处理的速度有了更高的要求。这种情况下,能够进行并行运算的可编程逻辑器件拥有了无可比拟的性能和优势,越来越多的受到各方的关注和重视。鉴于此,文章采用了FPGA作为所设计的系统的核心处理器,选择的芯片为XC4VSX25,其隶属于Xilinx公司,这款视觉跟踪系统,对比于传统的以ARM为核心的处理平台和以DSP或者PC作为算法运算核心器件的处理平台,设计更加灵活,速度更快,便于升级,方便随时更改设计内容。文章的内容主要由以下几个方面构成:(1)搭建基于FPGA的视觉跟踪系统的硬件平台。从视频数据流的获取开始,一直到最终显示,中间涉及到的各个模块的架构,包括采集、显示、帧存等。完成这些工作才能进行运动物体的检测,进而实现运动物体的跟踪。(2)系统采用的视频解码芯片为TVP5150,它是通过I2C总线来进行配置的。文章利用FPGA的两个管脚并使用Verilog HDL语言编写I2C总线控制器对其初始化,配置完成之后,TVP5150即生成标准的YCbCr4:2:2信号。(3)系统使用的DDR芯片型号为MT46V16M16,FPGA对其操作前首先要设计DDR控制器,才能方便进行读写操作,用于完成背景帧参数的计算和存储。(4)使用硬件描述语言编写运动目标检测算法模块。(5)对二值化灰度图像做卡尔曼滤波,预测下一帧中运动物体的位置和参数。(6)各模块的功能仿真,以及使用Chipscope软件对各数据测试。
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