【摘要】：視覺圖像處理是從20世紀(jì)40年代開始的,當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展達(dá)到了一定的水平,人們就利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行視覺圖像的處理,隨著時(shí)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(jì)算機(jī)等類似的平臺(tái)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(shí)性。正是由于這種原因,FPGA芯片應(yīng)運(yùn)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(diǎn),在信號(hào)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(shí)時(shí)性要求特別高的動(dòng)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(shí)時(shí)性的要求。動(dòng)態(tài)視頻圖像處理離不開對移動(dòng)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(dòng)目標(biāo)視頻的圖像檢測技術(shù)。本文所研究的移動(dòng)目標(biāo)視覺檢測系統(tǒng)由硬件平臺(tái)和檢測算法組成。硬件平臺(tái)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(dòng)程序,利用上述硬件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)視頻圖像的采集功能。檢測移動(dòng)目標(biāo)的算法主要利用了幀間差分法,設(shè)計(jì)了RAW8視頻流轉(zhuǎn)RGB888視頻流、RGB888視頻流轉(zhuǎn)YCbCr444視頻流,然后進(jìn)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(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)輪廓。通過實(shí)驗(yàn)測試,FPGA芯片處理的速度達(dá)到25幀/秒,實(shí)時(shí)顯示了處理圖像數(shù)據(jù),完成了對移動(dòng)目標(biāo)的檢測。
【圖文】：

3 藍(lán)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(lán)地在 VGA 的 15個(gè)管腳中 3 根 RGB 分量信號(hào)和行場同步掃描信號(hào) HSYNC 和 VSYN是比較重要的[11]。VGA 顯示的每一個(gè)像素點(diǎn)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(jìn)制數(shù)表示像素點(diǎn)的像素值，則 VGA 可以顯示 8 中色彩如果用 8 位二進(jìn)制數(shù)表示像素點(diǎn)的像素值，則 VGA 可以顯示 256 中色彩，很多情況下像素點(diǎn)的像素值用 24 位二進(jìn)制數(shù)表示，，此時(shí)顯示的圖像叫做 BMP 圖像。有時(shí)也采用16 位二進(jìn)制數(shù)表示像素點(diǎn)的像素值，這樣可以節(jié)約顯存空間，同時(shí)也滿足了顯示效果這時(shí)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(jìn)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(hào)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(yùn)算單元進(jìn)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?yàn)樗幸韵卤姸鄡?yōu)點(diǎn)：(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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TN791

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本文編號(hào)：2628643