基于FPGA的运动目标实时检测系统设计
电子技术应用
冯天桥，毛征宇，彭向前
（湖南科技大学 机电工程学院，湖南 湘潭 411201）
摘要： 目标检测是智能安防领域中的重要研究内容，为满足安防检测系统的小型化和高实时性的使用需求，设计了一种基于FPGA （Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的运动目标实时检测系统，采用CMOS摄像头采集视频图像，DDR3 SDRAM作为视频图像帧的缓存介质，结合FPGA器件的可并行处理特点，采用流水线技术对帧间差分检测算法进行模块化处理，检测结果通过以太网传输至上位机，实现了图像采集和运动目标检测及显示。实验测试结果表明，该系统能够快速准确地检测出运动目标，稳定性高，实时性好。
中图分类号：TN919
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223421
中文引用格式： 冯天桥，毛征宇，彭向前. 基于FPGA的运动目标实时检测系统设计[J]. 电子技术应用，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.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223421
中文引用格式： 冯天桥，毛征宇，彭向前. 基于FPGA的运动目标实时检测系统设计[J]. 电子技术应用，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
传统安防系统中由于人工进行视频检索排查方式的效率低下，很难实现实时有效监控，因此目标检测技术成为了当前智能安防视频监控领域中非常重要的研究方向之一，目标检测在安防领域主要应用内容包括无人区域的入侵目标检测、多目标区域的目标数目的监测统计以及结合图像增强技术实现的复杂背景下的目标侦察等[1-2]。目前目标检测系统平台主要有CPU处理器、GPU处理器、AI智能芯片以及FPGA、DSP等。其中CPU处理器由于其串行处理机制导致实时检测处理性能较低；GPU及AI智能专用芯片通过部署计算量复杂且代码量庞大的深度学习网络框架来实现目标检测[3-4]，处理性能大幅提升，但系统功耗大、成本不菲，主要适用于大组网、大互联场景[5]。基于此基础，针对于一般小型家用视频安防监控系统，利用FPGA速度快、高性价比、内部资源丰富等优点设计一种运动目标检测系统[6-8]来实现无人场所的安防功能。同时FPGA具备的并行运算方式和多级流水线处理机制，可以极大地提高安防系统的实时检测性能。最后在实际的应用场景中测试该安防系统的准确性和实用性。
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作者信息：
冯天桥，毛征宇，彭向前
（湖南科技大学 机电工程学院，湖南 湘潭 411201）
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