基于FPGA的運動目標實時檢測系統設計
電子技術應用
馮天橋，毛征宇，彭向前
（湖南科技大學 機電工程學院，湖南 湘潭 411201）
摘要： 目標檢測是智能安防領域中的重要研究內容，為滿足安防檢測系統的小型化和高實時性的使用需求，設計了一種基于FPGA （Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）的運動目標實時檢測系統，采用CMOS攝像頭采集視頻圖像，DDR3 SDRAM作為視頻圖像幀的緩存介質，結合FPGA器件的可并行處理特點，采用流水線技術對幀間差分檢測算法進行模塊化處理，檢測結果通過以太網傳輸至上位機，實現了圖像采集和運動目標檢測及顯示。實驗測試結果表明，該系統能夠快速準確地檢測出運動目標，穩定性高，實時性好。
中圖分類號：TN919
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223421
中文引用格式： 馮天橋，毛征宇，彭向前. 基于FPGA的運動目標實時檢測系統設計[J]. 電子技術應用，2023，49(6)：99-103.
英文引用格式： Feng Tianqiao，Mao Zhengyu，Peng Xiangqian. Design of a real-time motion target detection system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(6)：99-103.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223421
中文引用格式： 馮天橋，毛征宇，彭向前. 基于FPGA的運動目標實時檢測系統設計[J]. 電子技術應用，2023，49(6)：99-103.
英文引用格式： Feng Tianqiao，Mao Zhengyu，Peng Xiangqian. Design of a real-time motion target detection system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(6)：99-103.
Design of a real-time motion target detection system based on FPGA
Feng Tianqiao，Mao Zhengyu，Peng Xiangqian
(College of Mechanical and Electrical Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan 411201，China)
Abstract： Target detection is an important research content in the field of intelligent security. To meet the requirements of miniaturization and high real-time usage, a kind of real-time detection system is designed based on FPGA. The CMOS camera is used to collect video image. DDR3 SDRAM is taken as the cache medium of video image. Combined with the parallel processing characteristics of FPGA devices, the pipeline technology is used to modularize the inter-frame difference detection algorithm. The detection results are transmitted through Ethernet, which realizes image acquisition and motion object detection and display. Experimental test results show that the proposed system can detect moving targets quickly and accurately, with high stability and good real-time performance.
Key words : moving object detection；inter-frame difference；pipelining；real-time transmission
0 引言
傳統安防系統中由于人工進行視頻檢索排查方式的效率低下，很難實現實時有效監控，因此目標檢測技術成為了當前智能安防視頻監控領域中非常重要的研究方向之一，目標檢測在安防領域主要應用內容包括無人區域的入侵目標檢測、多目標區域的目標數目的監測統計以及結合圖像增強技術實現的復雜背景下的目標偵察等[1-2]。目前目標檢測系統平臺主要有CPU處理器、GPU處理器、AI智能芯片以及FPGA、DSP等。其中CPU處理器由于其串行處理機制導致實時檢測處理性能較低；GPU及AI智能專用芯片通過部署計算量復雜且代碼量龐大的深度學習網絡框架來實現目標檢測[3-4]，處理性能大幅提升，但系統功耗大、成本不菲，主要適用于大組網、大互聯場景[5]。基于此基礎，針對于一般小型家用視頻安防監控系統，利用FPGA速度快、高性價比、內部資源豐富等優點設計一種運動目標檢測系統[6-8]來實現無人場所的安防功能。同時FPGA具備的并行運算方式和多級流水線處理機制，可以極大地提高安防系統的實時檢測性能。最后在實際的應用場景中測試該安防系統的準確性和實用性。
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作者信息：
馮天橋，毛征宇，彭向前
（湖南科技大學 機電工程學院，湖南 湘潭 411201）
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