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《基于FPGA的視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、東華大學(xué)碩士學(xué)位論文基于FPGA的視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用姓名:何江遠(yuǎn)申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):控制理論與控制工程指導(dǎo)教師:唐明浩20070101基于FPGA的視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用摘要在圖像處理及檢測系統(tǒng)中,實(shí)時性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上,應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和圖像處理技術(shù),以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景,展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用,通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實(shí)時處理能力,能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測出運(yùn)動目標(biāo)的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實(shí)時性是一個
2、較好的選擇。本文主要研究的內(nèi)容有:1.分析研究了視頻圖像檢測技術(shù),針對傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端,并從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時性和開發(fā)成本等因素考慮,提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計方案。2.應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計方法,構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測模塊等組成,較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸?shù)膯栴},并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。3.在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法,分析比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,本
3、文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法,并給出該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖,應(yīng)用VHDL硬件描述語言編程、實(shí)現(xiàn),仿真結(jié)果表明,快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50%,更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運(yùn)算速度,增強(qiáng)了檢測系統(tǒng)的實(shí)時性能。4.研究了基于視頻的交通車流量檢測算法,重點(diǎn)討論背景差分法,圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值,并對圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理,提高圖像檢測精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù),在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計了這些算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),用VHDL語言實(shí)現(xiàn),并對各個模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析?;贔PGA的視頻圖像檢測
4、技術(shù)的研究與應(yīng)用5.系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證是整個FPGA設(shè)計流程中最重要的步驟,針對現(xiàn)有仿真工具用手動設(shè)置輸入波形工作量大等弊病,本文提出了一種VHDL測試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題,用TEXTIO程序包設(shè)計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口,很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像,方便了系統(tǒng)測試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測試的結(jié)果表明,運(yùn)動目標(biāo)的檢測基本符合要求,可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾,有效地檢測出正確的目標(biāo)。本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術(shù)
5、,針對FPGA技術(shù)的特點(diǎn)對某些算法提出了改進(jìn),并在MATLAB、QuartuslI和ModelSim軟件開發(fā)平臺上仿真實(shí)現(xiàn),仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測做了有益探索,對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞:FPGA,VHDL,測試基準(zhǔn)平臺,中值濾波,目標(biāo)檢測基于FPGA的視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用StudyandApplicationontheFPGAbasedVideoImageDetectingSystemABSTRACTThespeedofimageprocessingfrequentlytouchesthepr
6、ocessingperformanceinimag噸processinganddetectingsystem.Inthispaper,basedonvideodetectingmethodandembeddedsystemandimageprocessing,onthebackgroundofvideodetectionintrafficinformation,theFPGAbasedvideoimagedetectingsystemisstudied,ithashigherreal-timeprocessingcapabilitythroughemulation,andis
7、abletOprovidethemovingtarget’Sinformationsteadily.SoitisabetterchoiceforFPGAtOpromotereal-timeperformanceofvideoprocessing.Thispaperismainlyconsistofthefollowingparts:FirStly,thewholearchitectureofsystemisgivenbasedonembeddedparalleldataprocessingsystem.