基于fpga实时视觉跟踪系统的研究

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1、原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借

2、阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于FPGA的实时视觉跟踪系统的研究摘要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

3、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

4、，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VerilogHDL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

5、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。关键词：FPGA，视觉跟踪，硬件实现，卡尔曼滤波，目标检测中北大学学位论文Researchonreal-timevisualtrackingsystembasedonFPGAAbstractVisualtrackingisnotonlyanimportantresearchdirectionsinthefieldofcomputervision,butalsothecoreofthefieldofthevideosurveillanc

6、etechnologytopics.Inrecentlyyears,scienceandtechnologyareadvancingbyleapsandbounds,visualtrackingtechnologyhasalsobeenconsiderabledevelopment,andaccompaniedbythedevelopmentofvideosurveillancetechnology,havehigherrequirementsofreal-timemonitoringsystemforthei

7、mageprocessingspeed.Inthiscase,theprogrammablelogicdevicecapableofparallelcomputinghasunparalleledperformanceandadvantages,moreandmoreconcernandattentionbytheparties.Onthisbasis,thispaperchooseXilinxInc.XC4VSX25seriesFPGAchipasthecoreprocessor,designedavisua

8、ltrackingsystem,comparedwiththetraditionalARM,DSPandPCplatforms,thedesignismoreflexible,faster,easytoupgrade,readilyavailablechangethedesigncontent.Thispaperincludesthefollowingaspects:(1)BuildF