【摘要】：視覺圖像處理是從20世紀(jì)40年代開始的,當(dāng)時計算機的發(fā)展達到了一定的水平,人們就利用計算機進行視覺圖像的處理,隨著時代的發(fā)展,CCD、COMS等傳感器更新?lián)Q代,需要處理的視覺圖像信息量變得巨大,這就使計算機等類似的平臺在視覺圖像處理的速度方面顯得越來越力不從心,存在一定的延時性。正是由于這種原因,FPGA芯片應(yīng)運而生,FPGA芯片具有集成度高、對于數(shù)據(jù)并行處理、容量大等特點,在信號處理領(lǐng)域、數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域、視頻圖像處理領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。尤其是在實時性要求特別高的動態(tài)視頻圖像處理領(lǐng)域,如公共交通、安全監(jiān)控等,FPGA可以很快的處理圖像數(shù)據(jù),滿足實時性的要求。動態(tài)視頻圖像處理離不開對移動目標(biāo)的檢測與跟蹤技術(shù),本文主要研究利用FPGA處理移動目標(biāo)視頻的圖像檢測技術(shù)。本文所研究的移動目標(biāo)視覺檢測系統(tǒng)由硬件平臺和檢測算法組成。硬件平臺包括:CMOS攝像頭、電路板上板載的CMOS接口、FPGA芯片、SDRAM芯片和VGA接口以及帶有VGA接口的PC顯示器。采用與Altera FPGA相配套的軟件quartus13.0并利用Verilog硬件描述語言編寫了CMOS攝像頭、VGA接口等硬件的驅(qū)動程序,利用上述硬件實現(xiàn)了實時視頻圖像的采集功能。檢測移動目標(biāo)的算法主要利用了幀間差分法,設(shè)計了RAW8視頻流轉(zhuǎn)RGB888視頻流、RGB888視頻流轉(zhuǎn)YCbCr444視頻流,然后進行了灰度處理、中值濾波,最后利用幀間差分法處理圖像數(shù)據(jù)。經(jīng)過以上算法的處理,得到了移動目標(biāo)的實時輪廓。通過實驗測試,FPGA芯片處理的速度達到25幀/秒,實時顯示了處理圖像數(shù)據(jù),完成了對移動目標(biāo)的檢測。
【圖文】：

3 藍基色（Blue) 11 地址碼4 地址碼（ID Bit） 12 行同步5 自測試（各家定義不同） 13 場同步6 紅地 14 地址碼（各家定義不同7 綠地 158 藍地在 VGA 的 15個管腳中 3 根 RGB 分量信號和行場同步掃描信號 HSYNC 和 VSYN是比較重要的[11]。VGA 顯示的每一個像素點是由三基色 R、G、B 混合后顯示的，可以顯示多種色彩。如果用 3 位二進制數(shù)表示像素點的像素值，則 VGA 可以顯示 8 中色彩如果用 8 位二進制數(shù)表示像素點的像素值，則 VGA 可以顯示 256 中色彩，很多情況下像素點的像素值用 24 位二進制數(shù)表示，，此時顯示的圖像叫做 BMP 圖像。有時也采用16 位二進制數(shù)表示像素點的像素值，這樣可以節(jié)約顯存空間，同時也滿足了顯示效果這時顯示的圖像叫做高彩色圖像。下面用一張圖來表示 VGA 的應(yīng)用原理如圖 2-1 所示

圖 2-2 OV7725 攝像頭功能原理圖框架從攝像頭 OV7725 原理示意圖中可以知道，OV7725 攝像頭的感光部件陣列在XCLK 的作用下，感光部件進行圖像數(shù)據(jù)的采集。接著輸出最原始的模擬數(shù)據(jù)，分辨率大小為 640*480。原始的模擬數(shù)據(jù)接著通過 12 位的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)字信號轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)化成圖像數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其被稱為 RAWRGB。RAWRGB 通 DSP 運算單元進行相關(guān)的處理，最后輸出所配置格式的 10bit 視頻流。OV7725 攝像頭最高能輸出 640*480 分辨率的視頻，能滿足很多產(chǎn)品和客戶的需要。之所以選擇 OV7725 攝像頭，是因為它有以下眾多優(yōu)點：(1)具有靈敏程度高，適合在低照度下應(yīng)用。(2)具有 SCCB 配置接口，能輸出 RAWRGB RGB(GRB422，RGB565/RGB444)，YVA422 等多種視頻流。(3) 支持 VGA、QVGA 等接口，以及能輸出 40*30 到 352*288 分辨率的圖像尺寸。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TN791

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