阅读说明：本技术 一种基于fpga的运动跟踪系统 (Motion tracking system based on FPGA ) 是由 侯占华 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：一种基于FPGA的运动跟踪系统,包括采样模块、SDRAM控制模块、图像处理模块、视频转换模块、I2C控制模块以及TFT显示模块；图像处理模块由FPGA处理器单元构成,采样模块由CCD摄像头和视频解码芯片组成,输出接口与所述FPGA处理器单元连接,SDRAM控制模块由FPGA处理器单元控制数据的存取,视频转换模块转换从SDRAM控制模块读取的视频格式以便正常显示,I2C控制模块连接图像处理模块与TFT显示模块,TFT显示模块显示视频图像。本发明满足运动跟踪实时性的要求,系统运行速率高,结构简单,设计开发周期短。(A motion tracking system based on FPGA comprises a sampling module, an SDRAM control module, an image processing module, a video conversion module, an I2C control module and a TFT display module; the image processing module is composed of an FPGA processor unit, the sampling module is composed of a CCD camera and a video decoding chip, an output interface is connected with the FPGA processor unit, the SDRAM control module controls data access by the FPGA processor unit, the video conversion module converts a video format read from the SDRAM control module so as to be displayed normally, the I2C control module is connected with the image processing module and the TFT display module, and the TFT display module displays video images. The invention meets the requirement of motion tracking real-time performance, and has the advantages of high system running speed, simple structure and short design and development period.)

一种基于FPGA的运动跟踪系统

技术领域

本发明设计计算机视觉技术，更具体地，涉及一种基于FPGA的运动跟踪系统。

背景技术

运动目标跟踪系统技术在安防监控、智能交通、工业检测、消费类电子等领域得到广泛的运用，目标跟踪是在人工智能与计算机视觉的基础上发展起来的一项新技术，用以实现图像检测与目标识别。

基于物体的运动目标分析可转化为对视频图像运动目标的分析。视频图像,可通过图像传感器进行采集,然后把采集到的模拟图像,进行量化为数字图像,而数字图像在计算机中被分割矩阵式的数学模型,矩阵上各个点代表的是像素的灰度值,各像素的灰度值用整数表示,对于用矩阵表示的数字图像,就可以用矩阵理论和一些其他数学方法来对数字图像分析与处理。为此，为图像处理提供各种的算法，使得图像处理变得灵活。图像处理也有一个常见的瓶颈即时间，以及从存储器中读取图像和将结果图像写入存储器所需的带宽，而基于FPGA的运动目标跟踪系统需具有实时性，即系统内对一个时间的响应必须在给定的时间内完成，否则系统被认为是失败的，为此图像的采集与处理，需要有高速的处理器。以保证图像从采集到处理的高效完成，单片机与ARM不适合作为图像处理，因为图像信息量较大，单片机与ARM的时钟不适合作为图像处理。

发明内容

本发明为了解决至少一个上述技术问题，提出一种基于FPGA的运动跟踪系统。

具体技术方案如下：

一种基于FPGA的运动跟踪系统，包括采样模块、SDRAM控制模块、图像处理模块、视频转换模块、I2C控制模块以及TFT显示模块；所述图像处理模块由FPGA处理器单元构成，所述采样模块由CCD摄像头和视频解码芯片组成，输出接口与所述FPGA处理器单元连接，所述SDRAM控制模块由所述FPGA处理器单元控制数据的存取，所述视频转换模块转换从所述SDRAM控制模块读取的视频格式以便正常显示，所述I2C控制模块连接所述图像处理模块与TFT显示模块，所述TFT显示模块显示视频图像。

优选的，所述采样模块通过CCD摄像头进行外部图像的采集，采集到的数据通过一个FIFO数据缓存模块，将原本25Hz频率下的同步数据流转换为100MHz的频率，再将数据送到SDRAM的缓存FIFO中。

优选的，所述FIFO数据缓存模块中数据达到160个页满时，会被写入SDRAM的相应地址中，调用另一个异步的FIFO可将SDRAM缓存的图像读取出来。

优选的，所述SDRAM控制模块在芯片初始化后进入空闲状态，可根据请求响应指令。

优选的，所述FPGA处理器单元包括FPGA芯片、时钟、电源、配置电路。

优选的，所述视频转换模块将采集到的视频流信号格式进行转换，由YCbCr4:2:2→YCbCr4:4:4→RGB888。

优选的，所述TFT显示模块 由RGB三通道D/A转换芯片、显示屏和VGA接口组成，D/A数据输入连接FPGA处理器单元。

有益效果：FPGA价格便宜，设计开发周期短，在开发过程中可随时实现硬件结构的改变，灵活性很强，采用多级流水线技术，有高效并行处理的特点，同时具有并行运算、反复使用、大量可使用的软核的优势。

附图说明

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明系统RTL电路图；

图3为图像采集模块框图；

图4为运动目标检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。

实施例1

如图1至图3所示，一种基于FPGA的运动跟踪系统，包括采样模块、SDRAM控制模块、图像处理模块、视频转换模块、I2C控制模块以及TFT显示模块；所述图像处理模块由FPGA处理器单元构成，所述采样模块由CCD摄像头和视频解码芯片组成，输出接口与所述FPGA处理器单元连接，所述SDRAM控制模块由所述FPGA处理器单元控制数据的存取，所述视频转换模块转换从所述SDRAM控制模块读取的视频格式以便正常显示，所述I2C控制模块连接所述图像处理模块与TFT显示模块，所述TFT显示模块显示视频图像。

采样模块通过CCD摄像头进行外部图像的采集，采集到的数据通过一个FIFO数据缓存模块，将原本25Hz频率下的同步数据流转换为100MHz的频率，再将数据送到SDRAM的缓存FIFO中。

FIFO数据缓存模块中数据达到160个页满时，会被写入SDRAM的相应地址中，调用另一个异步的FIFO可将SDRAM缓存的图像读取出来。

SDRAM控制模块在芯片初始化后进入空闲状态，可根据请求响应指令。

FPGA处理器单元包括FPGA芯片、时钟、电源、配置电路。

视频转换模块将采集到的视频流信号格式进行转换，由YCbCr4:2:2→YCbCr4:4:4→RGB565。

TFT显示模块 由RGB三通道D/A转换芯片、显示屏和VGA接口组成，D/A数据输入连接FPGA处理器单元。

如图4所示，为本实施例选用背景差分法作为可行的、有效的运动目标检测方法流程，首先要选取背景，给背景图像建模，然后与采集到的当前帧图像进行相减，最后进行预值比较，从而检测出目标物体。

有益效果：FPGA价格便宜，设计开发周期短，在开发过程中可随时实现硬件结构的改变，灵活性很强，采用多级流水线技术，有高效并行处理的特点，同时具有并行运算、反复使用、大量可使用的软核的优势。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。