移动目标检测在军事和民用上都有着广泛的应用,实现快速、准确的移动目标检测有着非常重要的理论意义和实用价值。移动目标检测算法的研究已经逐步趋于成熟,但是利用硬件实现这些算法的功能仍是当前研究的一个热点。FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)作为一个硬件平台,可以满足视频处理系统中对速度、集成度、可靠性的要求,非常适合于视频和图像处理的应用。本文在课题组多年来对移动目标检测算法、灰度涨落和灰度漂移算法及多颜色空间信息融合深入研究的基础上,将FPGA应用于视频移动目标检测系统的研究,并实现了检测和跟踪目标的功能。主要研究内容有:1、搭建了基于FPGA的视频移动目标检测系统,实现了视频的实时显示。系统主要包括视频采集、视频的预处理、视频移动目标检测、视频显示和系统报警五个模块。首先,设计视频采集模块,摄像头采集的模拟视频信号被送入视频解码芯片ADV7180中;同时,通过在FPGA中设计I2C总线配置模块对该视频解码芯片的寄存器进行合理的配置,使由摄像头采集的模拟视频信号转换为8位与CCIR656标准兼容的YCbCr (4:2:2)串行视频数据;而后,在视频预处理模块中,首先对视频数据进行ITU-R656标准解码,并在FPGA中实现了由YCbCr到RGB颜色空间的变换,得到RGB三基色;然后,进行灰度化处理,即由RGB值得到灰度值,为后面的背景差分法做准备;这些都是用硬件描述语言Verilog HDL在FPGA中编程实现的;最后,处理后的视频经数模转换芯片ADV7123转化为模拟信号,通过VGA接口显示在CRT显示器上。本部分在系统中实现了视频的采集和预处理,同时将采集的视频实时显示出来。2、在FPGA中成功实现了背景差分检测算法,完成了对视频中移动目标的实时检测、跟踪和报警。从灰度化处理后的视频中,选取背景图像和当前帧图像,经过片外SDRAM缓存,同时送入移动目标检测模块;然后利用背景差分算法,找出当前图像中的移动目标,用黑色像素块将其标识出来;当目标移动时,黑色像素块代表目标同时移动,从而实现了移动目标的实时检测和跟踪。同时,FPGA自动触发报警信号到音频解码器,通过扬声器发出警报。实验结果表明,该系统可以快速检测并跟踪到视频中的移动物体。3、对背景差分法进行了改进和完善,实现了视频中移动目标的实时准确检测和跟踪。首先,为了准确检测和定位移动目标,在FPGA中加入了多颜色空间的信息融合算法。多颜色空间信息融合就是利用多个颜色空间中的一些互补分量共同确定移动目标,即除了灰度差分之外,再加入U、V、R、G、B、H、S、V等多个颜色空间的颜色分量,同时进行背景差分运算,使差分结果得到的目标区域被填充得更加饱满,更能准确体现移动目标的形状。此外,为了消除背景差分后图像中的噪声,加入灰度漂移算法。灰度漂移算法是我们课题组提出的一种去除背景差分法检测移动目标存在过多噪声杂点的算法,可以有效地消除由于微震动、空气扰动等原因导致的像素灰度在邻近区域发生的漂移,使目标区域黑色像素块标识更加明显,而其周围噪声杂点基本消失。该系统适用于静态背景下的移动目标检测,并适用于光照缓慢变化的静态环境。下一步将利用高斯混合模型解决存在风吹树林、草丛以及水波等动态场景下移动目标的检测和跟踪。