基于FPGA的帧间差分算法实现调研报告

基于FPGA的帧间差分算法调研报告

一、背景与重要意义：

帧间差分法是一种通过对视频图像序列中相邻两帧作差分运算来获得运动目标轮廓的方法，它可以很好地适用于存在多个运动目标和摄像机移动的情况。当监控场景中出现异常物体运动时，帧与帧之间会出现较为明显的差别，两帧相减，得到两帧图像亮度差的绝对值，判断它是否大于阈值来分析视频或图像序列的运动特性，确定图像序列中有无物体运动。图像序列逐帧的差分，相当于对图像序列进行了时域下的高通滤波。

帧间差分法的优点是：算法实现简单，程序设计复杂度低；对光线等场景变化不太敏感，能够适应各种动态环境，稳定性较好。Altera公司推出的FPGA内部含有可以编程的输入/输出单元、可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入式功能单元

和内嵌专用内核,利用这些资源可以方便的搭建系统,所以本设计采用FPGA作为主控芯片。随着FPGA技术的不断创新和发展,其必定会在计算机视觉领域发挥越来越重要的作用。

二、国内外研究现状(2009~2014)：

课题相关国内论文调研：

期刊论文：

1肖丽君

肖丽君（1969-），女，副教授，硕士，主要从事人工智能、计算机视觉研究.

[1]肖丽君.基于背景减与帧间差分结合的视频运动目标分割[J].北华大学报（自然科学版），2010,05:1009-4822

2郑锵

郑铿(1988-)，男，硕士研究生。研究方向：图像处理，机器视觉.

[1]郑铿，李榕.基于FPGA的视频跟踪系统设计与实现[J]，激光杂志，2014,3:0523-2743

3李金屏

李金屏( 1968－)，男，教授，博士，硕士生导师．研究方向: 人工智能模式识别和图像处理[1]李金屏,王磊,张中方. 利用FPGA实现视频移动目标的有效检测[J]. 计算机工程与应用,2010,26:162-165.

[2]王磊,张中方,李金屏. 基于FPGA的静态背景下移动目标检测[J]. 济南大学学报(自然科学版),2009,04:342-346.

硕士生毕业论文：

4姜宇

姜宇，男，工学硕士，研究方向：电子科学与技术

[1]姜宇.基于FPGA的运动目标检测系统的研究[D].大连海事大学，2012.

5廖马腾

廖马腾，男，工学硕士，研究方向：图像识别

[1]廖马腾. 基于基于FPGA的运动车辆检测算法研究[D].五邑大学,2013

6黄宇

黄宇，男，工学硕士，研究方向：电路与系统

[1]黄宇.基于FPGA的运动目标检测系统设计与实现[D].河北工业大学，2011

课题相关国外论文调研：

1 Ping Hu

[1]Ping Hu, Jin Hua Polytechnic.An Area Invasion Algorithm Based on Background Difference and Frame Difference[C]//Information Theory and Information Security(ICITIS),2011 Conference on IEEE International, 2011.

2 Quan Tang

[1]Quan Tang,Shu Guang Dai, Jie Yang.Object Tracking Algorithm Based on Camshift Combining Background Subtraction with Three Frame Difference [C]//Applied Mechanics and Materials,2013:373-375.

3 Jun Yang

[1]Jun Yang,Tusheng Lin,Bi Li.Dual frame differences based background extraction algorithm [C]// Computational Problem-Solving (ICCP), 2011 International Conference on ,2011.

4 Tomasz Kryjak

[1] Kryjak T, Komorkiewicz M, Gorgon M. FPGA implementation of real-time

head-shoulder detection using local binary patterns, SVM and foreground object detection[C]//Design and Architectures for Signal and Image Processing (DASIP), 2012 Conference on. IEEE, 2012: 1-8.

[2] Kryjak T, Komorkiewicz M, Gorgon M. Real-time moving object detection for video surveillance system in FPGA[C]//Design and Architectures for Signal and Image Processing (DASIP), 2011 Conference on. IEEE, 2011: 1-8.

基于FPGA运动帧间差分算法的研究现状总结

帧间差分法

运动目标检测算法就目前的发展，相对于静态图像中的目标检测而言，运动目标检测是指在视频图像序列中判断是否有前景目标的运动，如果有则对目标进行初始定位的检测过程。静态背景下主要有：帧间差分法、背景差分法和光流法。在认真研究和比较了上述算法的原理及优缺点的基础上，用帧间差分算法来实现运动目标检测，计算量较小，适合在硬件上实现实时处理。

本文通过对帧间差分算法的分析，在FPGA开发平台上实现实时视频目标检测。采用FPGA实现系统设计，可提高系统的处理速度，同时具有良好的灵活性和适应性。

运动目标检测算法实现平台

（1）基于PC机实现

通过软件实现，用高级语言编写代码，使用常用的图像库，来对图像或者视频进行处理。但是CPU占用率大，资源空间浪费，处理速度较慢，效果中等。