基于FPGA的图像目标提取系统设计-论文.pdf

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1、IIPARTs&APP器LI件CA与TI应ON用S【本文献信息】李华．基于FPGA的图像目标提取系统设计[J]．电视技术，2014，38(7)．基于FPGA的图像目标提取系统设计李华(商洛学院，陕西商洛726000)【摘要】为了获取感兴趣区域的图像并减小图像传输压力，设计了一套基于FPGA结合SDRAM的图像目标提取系统。首先由FPGA驱动LUPA4000图像探测器工作输出图像，然后将整帧图像乒乓存入SDRAM中，同时将图像送入FPGA，应用目标提取算法获取感兴趣区域的坐标，最后结合坐标信息读取SDRAM中的目标图像进行存储与显示。实验结果表明，LUPA

2、4000以15f／s(帧／秒)输出图像时，系统能够完成对目标图像的提取。整个系统性能稳定可靠、实时性强，具有较好的通用性。【关键词】目标提取；乒乓操作；FPGA；SDRAM【中图分类号】TP274【文献标志码】ADesignofImageTargetExtractionSystemBasedonFPGALIHna(ShangluoCollege，ShaanxiShangl~726000，China)【Abstract】Inordertoobtainanimageregionofinterestandreducetheimagetransferpressu

3、re，allimprovedFPGAandSDRAMbasedimagetargetex—tractionsystemispresentedinthispaper．Firsdy，LUPA4000imagesensorisdrovebyFPGAtooutputimage．ThenthewholeframeimageisstoredinSDRAMbyping—pongoperation，whiletheimageisb~ughtintotheFPGAtoobtainthecoordinateofimageregionofinterestbyapplicati

4、onoftargetex—tractionalgorithm．Finally，thecoordinateinformationisusedtoreadimagefromSDRAMtostorageanddisplay．Experimentalresultsproved，whenim—agefamerateofLUPA4000is15tYs，thesystemcanextracttargetaccuratelyandsmoothly．Thesystemhasadvantagesofreliableandsteadyfunction，strongreal—t

5、imeandgooduniversality．【Keywords】targetextraction；ping—pengoperation；FPGA；SDRAM随着人们对太空了解的深入，用于空间目标观测的相芯片，结合2片尔必达公司的大容量SDRAM实现了对机系统近些年得到了长足的发展。该类相机的特点是视CMOS图像探测器——LUPA40(~图像目标的提取与采场大、目标相对单一，同时图像数据量大，以本文观测系统集，重点介绍了目标提取算法在FPGA中的实现。同时给使用的LUPA4000图像探测器为例，其分辨率为2KX2K，出了相关时序设计的ModelSim仿真

6、波形，最后还讨论了帧频为15f／s(秒)时，每秒的数据量高达120Mbit，相系统的实际成像效果。应的传输带宽为960Mbit／s，这无疑给数据传输与后续图1系统组成及工作原理像处理带来比较大的挑战，给实际应用带来不便；另外，一般观测图像的有效目标仅占整帧图像很少一部分，大量的本文所设计的目标提取系统以FPGA为核心-43，主背景对于信息的获取是没有意义的。因此，对图像有效目要用于产生LUPA4000图像探测器的参数配置时序和驱标进行检测并提取就显得非常必要。对于目标的检测，目动时序信号，同时还产生2片SDRAM的读写时序，运行前的主流方法有背景差分法⋯

7、、帧间差分法、基于数学目标提取算法，对输出图像进行组帧等。整个系统充分发形态学的场景变化检测等，但是，这些算法一般都是通过挥了FPGA并行运算的优势，有效提高了图像目标提取的图像帧间求差运算来实现，普遍比较复杂，因此不利于实速度和精度。际的硬件实现，从而限定了其应用；而另一方面，空间观测图1所示为本文系统的原理框图，系统提供给LU—图像背景简单、目标单一，因此，也没有必要应用过于复杂PA4000的时钟是30MHz，保证了15f／s的输出。系统的的算法。鉴于以上分析，本文根据实际项目需要设计了一具体工作过程为：FPGA上电后根据成像环境首先利用寄套基于FP

8、GA结合SDRAM的图像目标提取系统，取得了存器配置单元通过SPI配置LUPA4