基于FPGA+DSP的运动目标检测系统的设计与实现

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运动目标检测技术是目标搜索跟踪系统中的关键技术,而随着移动设备的不断发展,动态背景下的运动目标检测问题已成为了亟待解决的关键问题。然而,由于动态背景下运动目标检测算法的复杂性,其实时性一般都难以保证。因此,针对上述问题,本课题提出了一种基于FPGA+DSP的运动目标检测算法的实现方案。本课题的研究工作主要分为硬件平台设计以及运动目标检测算法的FPGA和DSP实现两部分。首先根据系统的实际需求,设计了FPGA电路板各模块电路的原理图和PCB,并完成了电路板的焊接和调试工作。然后分别介绍了图像匹配以及运动目标检测的基本原理,并着重分析了KLT、SIFT、Harris以及FAST等四种特征提取算法,经仿真对比后选取基于KLT特征提取的LK光流法作为FPGA实现部分的图像匹配算法。运动目标检测部分主要介绍了基于RANSAC的仿射变换矩阵的求解过程以及MHI算法,并对MHI算法进行改进,解决了该算法易产生空洞现象的缺点。在FPGA中对基于KLT特征提取的LK光流法进行基于并行结构的调整和优化,并采用自适应阈值以及看门狗的方法提高了算法的自动性和稳定性。在DSP中利用多核并行运算的方法,实现了基于RANSAC的仿射变换矩阵的求解以及改进后的MHI算法。FPGA与DSP之间则是通过基于RapidIO协议的SMA接口进行通信。在FPGA和DSP平台上经过了大量的程序调试和实验,表明该系统可以在保证运动目标检测算法精度的前提下,满足算法的实时性要求。
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