[發(fā)明專利]一種基于FPGA的背景差分法目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210075137.4
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN103325124A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李晶皎;陸振林;王愛俠
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T1/20
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于FPGA的背景差分法目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)，包括FPGA、SD卡、LED指示燈、DDR2?SDRAM，兩個七段數(shù)碼管，LTM顯示屏，其特征在于：還包括嵌入FPGA中的在SOPC?builder環(huán)境下以AVLON總線為標(biāo)準(zhǔn)集成的視頻檢測跟蹤的最小系統(tǒng)；

所述SD卡存儲AVI格式視頻數(shù)據(jù)，SD卡的輸出引腳連接FPGA的輸入引腳，LTM顯示屏與FPGA的輸出引腳連接，用于顯示視頻跟蹤結(jié)果，DDR2?SDRAM輸入引腳與FPGA的輸出引腳連接，兩個七段數(shù)碼管分別與FPGA的輸出引腳連接；

所述LED指示燈和七段數(shù)碼管均用于程序調(diào)試及狀態(tài)顯示；

所述在SOPC?builder環(huán)境下以AVLON總線為標(biāo)準(zhǔn)集成的視頻檢測跟蹤的最小系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊、運動檢測模塊、目標(biāo)跟蹤模塊、Nios?II軟核處理器模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和LTM控制器模塊；

所述數(shù)據(jù)輸入模塊讀取SD卡中存儲的視頻數(shù)據(jù)信息，送至運動檢測模塊采用背景差分法獲得運動目標(biāo)的參數(shù)信息，確定運動物體的大小以及坐標(biāo)，得出目標(biāo)區(qū)域，目標(biāo)跟蹤模塊以目標(biāo)區(qū)域的顏色作為跟蹤特征，利用粒子濾波算法實現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤，Nios?II軟核處理器模塊控制和協(xié)調(diào)各個模塊，對視頻數(shù)據(jù)進行運動檢測以及目標(biāo)跟蹤處理，調(diào)用LTM控制器模塊IP核，將處理后的圖像數(shù)據(jù)顯示在LTM液晶屏上，數(shù)據(jù)緩存模塊實現(xiàn)DDR2中256MB空間作為系統(tǒng)運行的系統(tǒng)存儲環(huán)境；LTM控制器模塊是依據(jù)Avalon總線接口規(guī)范開發(fā)設(shè)計LTM顯示器IP核，通過LTM顯示器顯示處理的結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的背景差分法目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)輸入模塊是利用NIOS?II集成開發(fā)環(huán)境移植了FAT32文件系統(tǒng)，設(shè)計并實現(xiàn)了1位的SD卡存儲器控制器，采用SOPC?builder下的GPIO端口作為SD卡控制器控制信號，對于SD卡控制器輸出包括三個信號量，即時鐘信號sd_clk，指令信號sd_cmd，數(shù)據(jù)信號sd_dat，其中根據(jù)SD卡控制信號的不同，對信號寬度和信號的方向也不同；通過3個輸入輸出口，三個控制信號在NIOS?II集成開發(fā)環(huán)境下連接到最小系統(tǒng)，上述SD卡控制信號為1位模式，因此，配置為sd_clk為1位輸出模式，sd_cmd為1位雙向輸入輸出模式，sd_dat為1位雙向輸入輸出模式，按照SD卡讀寫的控制時序，完成對SD卡中存儲的視頻數(shù)據(jù)信息讀取，以及結(jié)果的存儲。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的背景差分法目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述LTM控制器模塊的IP核是根據(jù)Avalon-MM接口規(guī)范設(shè)計的，該IP核的接口信號包括：

(1)時鐘輸入信號和復(fù)位信號；

(2)端口信號，包括主端口和從端口的輸入和輸出信號；

(3)LTM的輸入和輸出信號；

LTM控制器模塊的IP核中設(shè)計實現(xiàn)控制邏輯模塊和雙時鐘FIFO模塊；

使用Avalon-MM流水線傳輸模式將LTM控制器IP核掛載到Avalon總線上，將LTM控制器模塊IP核集成到FPGA中。

4.采用權(quán)利要求1所述的基于FPGA的背景差分法目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)進行目標(biāo)檢測跟蹤的方法，其特征在于：按如下步驟進行：

步驟1：SD卡初始化；

步驟2：讀取SD卡數(shù)據(jù)；

步驟3：采用背景差分法對讀取的數(shù)據(jù)進行運動目標(biāo)的檢測；

步驟4：檢測出運動目標(biāo)后，返回運動目標(biāo)的大小及位置，即得到跟蹤區(qū)域；

步驟5：采用粒子濾波算法對運動目標(biāo)進行跟蹤；

步驟6：返回步驟2，繼續(xù)讀取下一幀圖像數(shù)據(jù)。