FPGA論文：基于FPGA的嵌入式視頻監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)研究

1、 FPGA論文：基于FPGA的嵌入式視頻監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)研究【中文摘要】近年來,視頻監(jiān)控系統(tǒng)在生產生活各方面得到了非常廣泛的應用。人們往往不需要到達現(xiàn)場而通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)來實時了解監(jiān)控對象的信息,在中間再加上處理和控制部分,還可以實現(xiàn)對目標運動狀態(tài)的判斷和控制。本設計以基于FPGA的視頻監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)為主題進行研究,將視頻的采集、緩存和圖像處理功能集成到一個體積很小的設備中。與傳統(tǒng)的以ARM為核心的嵌入式設計相比,降低了設計成本,可以更加靈活方便的進行設計修改,而且FPGA具有較高的并行處理能力,提高了處理速度。本設計的重點是圖像傳感器的控制、幀圖像緩存的設計以及NiosII下圖像處理軟件代碼的編寫

2、。首先根據圖像傳感器設計說明用Verilog語言編寫其控制代碼,使其能夠完成圖像的采集。然后設計多端口SDRAM控制器對幀圖像進行緩存,其中一個端口輸出顯示,另一個端口輸出給NiosII系統(tǒng)。最后利用SOPC設計靈活、功能可裁剪、軟硬件可編程及良好的集成性的特點,創(chuàng)建圖像處理的SOPC平臺,利用Avalon總線接收多端口SDRAM控制器送出的幀圖像,在NiosII IDE環(huán)境下利用C語言編寫跟蹤算法的代碼。本文從視頻監(jiān)控系統(tǒng)和圖像處理技術的發(fā)展歷程講起,從方案設計、芯片選.【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. .【關鍵詞】FPGA SOPC 跟蹤定位 圖像處理【英文關鍵詞】FPGA SOPC Location and tracking Image processing【目錄】基于FPGA的嵌入式視頻監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)研究摘要5-6ABSTRACT6-7第1章 緒論10-151.1 課題研究的背景及意義10

5、-111.2 國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-131.3 課題研究目標與內容13-151.3.1 課題研究的目標131.3.2 課題研究的內容13-15第2章 FPGA及SOPC技術概述15-212.1 可編程邏輯器件15-162.2 SOPC技術簡介16-192.2.1 SOPC技術特點162.2.2 Avalon總線結構16-192.3 SOPC開發(fā)工具及設計流程19-21第3章 系統(tǒng)總體結構21-333.1 系統(tǒng)硬件結構及工作流程21-233.1.1 系統(tǒng)結構圖21-223.1.2 系統(tǒng)工作流程22-233.2 系統(tǒng)器件選擇23-283.2.1 FPGA芯片選擇23-243.2.2 圖像傳

6、感器的選擇24-273.2.3 存儲芯片的選擇273.2.4 步進電機的選擇27-283.3 DE2_70開發(fā)系統(tǒng)介紹28-333.3.1 USB Blaster電路與主動串行配置器件29-303.3.2 DE2_70 SDRAM存儲器電路303.3.3 DE2_70時鐘電路30-313.3.4 DE2_70 VGA DAC31-323.3.5 DE2_70 FPGAI/O口分配32-33第4章 系統(tǒng)各功能模塊設計33-504.1 MT9P001初始化33-354.2 圖像采集模塊35-364.3 圖像轉換模塊36-404.4 VGA接口控制模塊40-414.5 多端口SDRAM設計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總體設計44-50第5章 SOPC系統(tǒng)的構建50-585.1 定制基于Avalon的用戶外設50-555.2 構建SOPC系統(tǒng)55-58第6章 運動目標的檢測與跟蹤58-746.1 圖像的預處理58-616.1.1 幀圖像讀取58-596.1.2 圖像的灰度變換和中值濾波59-616.2 運動目標檢測61-666.2.1 光流場法61-626.2.2 背景差分法62-636.2.3 幀間差分法63-666.3 運動目標定位66-676.4 運動目標跟蹤67-746.4.1 Kalman預測67-706.4.2 運動目標跟蹤算法實現(xiàn)70-716.4.3 云臺步進電機的控制71