FPGA论文：基于FPGA的嵌入式视频监控跟踪系统研究

1、 FPGA论文：基于FPGA的嵌入式视频监控跟踪系统研究【中文摘要】近年来,视频监控系统在生产生活各方面得到了非常广泛的应用。人们往往不需要到达现场而通过视频监控系统来实时了解监控对象的信息,在中间再加上处理和控制部分,还可以实现对目标运动状态的判断和控制。本设计以基于FPGA的视频监控跟踪系统为主题进行研究,将视频的采集、缓存和图像处理功能集成到一个体积很小的设备中。与传统的以ARM为核心的嵌入式设计相比,降低了设计成本,可以更加灵活方便的进行设计修改,而且FPGA具有较高的并行处理能力,提高了处理速度。本设计的重点是图像传感器的控制、帧图像缓存的设计以及NiosII下图像处理软件代码的编写

2、。首先根据图像传感器设计说明用Verilog语言编写其控制代码,使其能够完成图像的采集。然后设计多端口SDRAM控制器对帧图像进行缓存,其中一个端口输出显示,另一个端口输出给NiosII系统。最后利用SOPC设计灵活、功能可裁剪、软硬件可编程及良好的集成性的特点,创建图像处理的SOPC平台,利用Avalon总线接收多端口SDRAM控制器送出的帧图像,在NiosII IDE环境下利用C语言编写跟踪算法的代码。本文从视频监控系统和图像处理技术的发展历程讲起,从方案设计、芯片选.【英文摘要】In recent years, Video monitoring system is widely used

3、 in the production and living quarters. People usually know the information of monitoring objects by video monitoring system without arrived at the scene, and it make to target states judgment and control come true by add the treatment and control part.The design to video surveillance and tracking s

4、ystem based on FPGA as the theme for research. Video collection, cache and the function of Image processing are integrated into a small size equipments. .【关键词】FPGA SOPC 跟踪定位 图像处理【英文关键词】FPGA SOPC Location and tracking Image processing【目录】基于FPGA的嵌入式视频监控跟踪系统研究摘要5-6ABSTRACT6-7第1章 绪论10-151.1 课题研究的背景及意义10

5、-111.2 国内外研究现状与发展趋势11-131.3 课题研究目标与内容13-151.3.1 课题研究的目标131.3.2 课题研究的内容13-15第2章 FPGA及SOPC技术概述15-212.1 可编程逻辑器件15-162.2 SOPC技术简介16-192.2.1 SOPC技术特点162.2.2 Avalon总线结构16-192.3 SOPC开发工具及设计流程19-21第3章 系统总体结构21-333.1 系统硬件结构及工作流程21-233.1.1 系统结构图21-223.1.2 系统工作流程22-233.2 系统器件选择23-283.2.1 FPGA芯片选择23-243.2.2 图像传

6、感器的选择24-273.2.3 存储芯片的选择273.2.4 步进电机的选择27-283.3 DE2_70开发系统介绍28-333.3.1 USB Blaster电路与主动串行配置器件29-303.3.2 DE2_70 SDRAM存储器电路303.3.3 DE2_70时钟电路30-313.3.4 DE2_70 VGA DAC31-323.3.5 DE2_70 FPGAI/O口分配32-33第4章 系统各功能模块设计33-504.1 MT9P001初始化33-354.2 图像采集模块35-364.3 图像转换模块36-404.4 VGA接口控制模块40-414.5 多端口SDRAM设计41-50

7、4.5.1 FIFO工作原理41-434.5.2 SDRAM基本操作原理43-444.5.3 多端口SDRAM总体设计44-50第5章 SOPC系统的构建50-585.1 定制基于Avalon的用户外设50-555.2 构建SOPC系统55-58第6章 运动目标的检测与跟踪58-746.1 图像的预处理58-616.1.1 帧图像读取58-596.1.2 图像的灰度变换和中值滤波59-616.2 运动目标检测61-666.2.1 光流场法61-626.2.2 背景差分法62-636.2.3 帧间差分法63-666.3 运动目标定位66-676.4 运动目标跟踪67-746.4.1 Kalman预测67-706.4.2 运动目标跟踪算法实现70-716.4.3 云台步进电机的控制71