论文部分内容阅读
随着FPGA技术的不断发展,其并行性、高速性及复用性在控制领域体现出了灵活运用的独到优势,IP核的调用大大缩短了研发者的开发周期,也保证了模块的稳定性、易维护性、可移植性。与此同时人脸目标跟踪技术作为视频目标跟踪技术的一个重要分支,越来越受到人们的关注。其在安保监控和智能人机交互领域都有广泛运用,并且呈迅速发展趋势。本课题为基于FPGA的视频序列人脸目标跟踪技术研究,系统以FPGA作为硬件开发平台,其特点是以人脸肤色信息为特征,构建粒子滤波系统模型最终完成人脸目标跟踪。论文首先简述了课题意义、人脸目标检测与跟踪技术。接着对色彩系统、FPGA开发流程、常规目标跟踪方法进行介绍,最终引入粒子滤波的思想。而本文正是基于粒子滤波算法在FPGA上实现人脸目标跟踪。课题主要分两部分：硬件电路和算法设计。硬件电路部分主要包括SAA7113H解码芯片、SAA7121编码芯片、Xilinx Spartan3E主控芯片、片外存储芯片等,论文通过Altium Designer软件完成了原理图及PCB板设计,并最终进行了制板及调试。在算法实现方面,也即用FPGA实现视频序列人脸目标检测与跟踪过程中,将人脸肤色色差信息作为特征,构建基于肤色特征的粒子滤波算法。通过一组采样粒子描述跟踪图像帧中人脸目标可能存在的区域,以色差信号构建观测方程,在观测过程中,对ITU-656视频格式和YCbCr4:2:2采样格式分析,定位提取色差信号并统计得到出粒子的权重。在此基础上以最大权重值对应的粒子状态值表示跟踪结果。本系统采用Verilog HDL语言编写,在Xilinx ISE软件平台下开发,调用了相关IP核资源,并运用仿真工具和示波器进行相关调试。最终系统可实现人脸目标的跟踪,并达到预期效果。