基于FPGA的运动检测系统的设计

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1、硕士学位论文题目:基于FPGA的运动检测系统的设计研究生蒋涛专业电磁场与微波技术指导教师项铁铭、李自勤完成日期2012年12月杭州电子科技大学硕士学位论文基于FPGA的运动检测系统的设计研究生：蒋涛指导教师：项铁铭、李自勤2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterADesignofMotionObjectDetectionSystemBasedonFPGACandidate:JiangTaoSupervisor:XiangTieming、LiZiqinDecember，201

2、2杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学所有。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭

3、州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着社会的发展和科技的进步，人们的生活质量越来越高，视频监控已被广泛应用于各行各业。具有便携性的嵌入式视频监控系统有着广泛的应用前景。视频中的运动目标往往携带了重要的信息，由此可见运动检测对于整个视频监控来说是极其重要的部分。现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)具有高效的运行速度和

4、并行计算能力，已经在嵌入式系统和数字信号处理方面得到广泛应用，同样FPGA技术适用于实时数字图像处理系统。本文结合了FPGA和数字图像处理技术，设计一个运动检测系统。论文主要分为三个部分：首先设计了一种快速中值滤波的图像预处理机制；然后为了对运动目标进行放大处理，提出一种基于边缘的自适应图像缩放算法；最后结合图像滤波、缩放、运动检测算法完成运动检测系统的硬件设计。在图像预处理中，传统中值滤波运算量大，特别是当滤波窗口变大时运算量成倍增加，传统中值滤波难以满足实时性要求。本文针对于此提出了一种5×5窗口的快速中值滤波算法。快速中值滤波算法和传统算法相比，不但比较次数得到了大幅度的减少

5、，而且利用FPGA并行处理的能力，滤波速度也得到了提高。在FPGA硬件平台上验证算法的可行性，并且对不同图像滤波算法做了比较，证明了本算法具有良好的滤波效果。为了能够在FPGA硬件平台上实现高速高质的图像缩放，提出了一种基于边缘自适应的图像缩放算法。此算法在非边缘区域采用双线性插值算法，在边缘区域采用具有方向性的改进三次插值算法。同时利用MATLAB验证了几种常见图像缩放算法并实现了本算法，然后对缩放结果进行主客观评价。设计了边缘自适应图像缩放算法的硬件结构，并用VerilogHDL语言进行算法的硬件电路描述。运用该插值算法可以获得边缘清晰的缩放图像，而且该算法复杂度低，便于硬件实

6、现。最后，对几种常见的运动检测算法做了比较，选用基于W4建模的背景差分法作为本设计的运动检测算法。采用VerilogHDL语言完成了算法描述和整个硬件系统电路的设计，实现对运动目标实时检测。本系统设计过程中为了配合硬件电路使用了NiosII系统作为协处理器，用C语言完成一些硬件电路难以实现的相关操作。论文中还对SD卡存储器接口，图像数据格式转换方法，视频帧缓存机制，VGA接口驱动等相关技术做了一定的研究，以满足系统硬件需求。本文设计的基于FPGA的运动检测系统具有实时性、便携性等优点，可应用于很多不同场合。关键字：运动检测；中值滤波；图像缩放；现场可编程门阵列I杭州电子科技大学硕士

7、学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofsocietyandtheprogressofscienceandtechnology,people'squalityoflifehasbeenimprovedandvideosurveillancehasbeenusedinallwalksoflife.Ifthevideosurveillancesystemhasaportablecharacteristic,itwillhaveabroadprosp