一种基于FPGA的实时视频跟踪系统硬件平台设计.pdf

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1、98传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第7期一种基于FPGA的实时视频跟踪系统硬件平台设计刘紫燕，冯亮，祁佳(贵州大学电子信息学院，贵州贵阳550025)摘要：提出一种基于FPGA的视频跟踪系统硬件平台的设计方法，包括主控芯片、CMOS图像采集、多端口SDRAM控制器、图像VGA显示、SOPC系统和云台控制驱动等电路的设计。通过该平台，可以实现实时图像采集、缓存、显示和云台驱动；在SOPC系统中加入代码，可以实现运动目标的检测、跟踪、定位，改变云台转动方向，实现自主跟踪。关键词：视频跟踪；

2、图像处理；现场可编程门阵列中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)07-0098-05DesignofaFPGA—basedhardwareplatformofrealtimevideotrackingsystemLIUzi—yah，FENGLiang，QIJia(CollegeofElectronicsandInformation，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China)Abstract：AFPGA—basedhardwareplatformdesignofvideotrackingsys

3、temispresented，whichincludesDSP，CMOSimageacquisition，muhiportSDRAMcontroller，imageVGAdisplay，SOPCsystemandPrzcontroldrivecircuit，etc．Byusingtheplatform，real—timeimageacquisition，caching，displayingandPrZdrivingcanberealized；byaddingcodetoSOPCsystem，detecting，tracking，andpositioningofm

4、ovingtargetscanberealized，androtationdirectionofZcanbechanged．autonomoustrackingcanberealized．Keywords：videotracking；imageprocessing；FPGA0引言SOPC具有开发设计灵活、可移植操作系统、实时检测、高级随着工业自动化水平和科学技术的不断发展和提高，语言编程等优点。基于FPGA的SOPC比ARM系统处理人们可以不需要到达现场而通过视频跟踪系统来实现实时速度快，比DSP系统控制能力强“。了解监控对象的信息，在该系统中间加上图像处理和控

5、制本文提出了一种基于FPGA的实时视频跟踪系统硬件部分，还可以实现对目标运动状态的判断和控制。以机平台的设计方法。通过该平台，可以实现实时图像采集、缓器视觉技术为基础的视频跟踪系统，目前已经广泛应用于存、显示和云台驱动；在NiosII软核处理器中加入目标检人们生产、生活的各个方面，它通过实时图像处理技术测跟踪控制代码，可以实现运动目标跟踪、定位以及产生云确定视野中是否存在目标和目标的位置，获得目标参数，对台PWM控制信号，使得摄像头随着运动目标的移动而改运动目标进行匹配和跟踪，进而获得目标的运动轨迹，然后变转动方向，从而实现自主跟踪。通过跟踪算法实现对运动目标的

6、实时跟踪定位，同时在完1系统总体设计成目标定位置测量的基础上实现对云台的控制。1．1系统结构图目前，在嵌入式平台上实现视频跟踪主要有以下3种：基于FPGA的视频跟踪系统主要包括视频图像的采ARM，DSP和FPGA平台。FPGA是一种半定制电路，既继集、图像的缓存与处理、图像的跟踪定位、图像的传输显示承了ASIC高集成度、大规模等优点，又具有设计灵活等特和云台的控制等几部分。视频图像的处理对于系统主芯片点。可编程片上系统(SOPC)是基于大规模可编程器件的处理能力有很高要求，如果所有的视频图像处理工作都FPGA芯片的单片系统，它把整个系统利用逻辑编程技术由Nios

7、II软核处理器来完成，将会造成NiosII软核处理器集成到一个硅片上，包括硬核、软核、存储器、I／0等设备。负担过重，从而无法得到很好处理效果。因此，本文将视收稿日期：2O14rol_o6基金项目：贵州省自然科学基金资助项目(黔科合J字[20112193号)第7期刘紫燕，等：一种基于FPGA的实时视频跟踪系统硬件平台设计频图像的采集、图像传感器的配置、图像转换、图像的帧缓存、图像VGA显示控制等部分全部由FPGA硬件逻辑实现，只将视频图像处理跟踪算法、云台控制等其它少部分工作交给NiosII软核处理器来完成，这样可以减少NiosII软核的处理压力，从而提高系统的

8、整体性能。视频跟踪系统的