基于FPGA的嵌入式实时图像监控系统浅析.doc
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1、基于FPGA的嵌入式实时图像监控系统浅析目前,图像监控系统大多采用PC和视频采集卡作为系统主要部分,基于嵌入式技术的图像监控系统设备在我国还只是起步阶 段,没有成熟的产品应用。这一现状的根本原因就是我国在开发这类产品时,没有统一的开发标准和共用的开发平台,而且没有可靠的功能和性能测试标准,各个企 业的开发技术力量分散,极大的影响了该类产品开发的效率和可靠性。而制造出来的产品同国外同类产品相比,功能相差太大,没有竞争力,市场基本上被国外公司 所占领。因此,开发一个该类嵌入式系统势在必行。系统总体方案为了实现自动图像报警和图像采集,本文设计了动体检测算法,这是因为绝大多数情况下我们只对监控区域中运
2、动的物体感兴 趣,这样可以过滤掉只包含静态背景的图像,从而降低了对有限的嵌入式硬件资源的消耗。由于活动物体大多是人,而且这也是图像监控的目标,为此加入了人体信 号探测器,用以辅助动体检测,以达到降低图像报警误报率的目的。本系统主要集成了图像采集、控制和存储等器件或芯片,组成了以FPGA为控制核心的实时图 像监控系统。系统的总体方案如图1所示。系统工作流程为:系统上电后,FPGA从外部EEPROM自动加载程序,I2C模块对CIS进行初始化工作参数配置。 CIS向FPGA输入图像数据信号,FPGA将采集的原始数据(RAW)转换成RGB格式,帧缓冲模块(Frame Buffer)每次将相邻两帧图像数
3、据写入SDRAM,然后比较这两帧图像的差值,如果差值大于设定的阈值,并且人体探测器输出高电平,就认为检测到了外 界场景的运动,系统会自动将捕获的图像输出到SD卡进行存储。图2给出了系统的工作流程。系统硬件设计与实现图像监控系统处理的数据量较大,同时还要满足实时性要求,因此板载电路需要选用容量较大,速度较快的器件。本系统采集的 一帧图像分辨率大小为640480,色深是24位,检测时需要在SDRAM缓存两帧,因此SDRAM的容量必须大于1.8M字节 (64048032=1843200字节),由于每个像素位宽为24位,同时NIOS是32位的处理器,所以SDRAM的位宽最好是32位。外部提 供给FPG
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