基于FPGA的图像识别和目标追踪系统.pdf

简介：
本文档探讨了一种利用FPGA技术实现的高效图像识别与目标追踪系统，旨在提供实时、精确的目标定位及跟踪解决方案。 基于FPGA的图像识别与目标跟踪系统利用现场可编程门阵列（FPGA）芯片搭建而成，通过硬件算法实现图像流水线及并行处理，能够实时地识别和跟踪特定颜色的物体。该系统在像素频率下工作，避免了传统软件可能存在的程序跑飞现象，并提高了系统的可靠性。相较于传统的串行处理器如DSP，本系统保持低功耗特性。 此设计采用了Altera公司的EP2C8系列FPGA作为核心处理单元，其丰富的逻辑资源和高性能使其成为图像处理的理想选择。系统使用30万像素的CMOS摄像头采集实时图像数据，并由FPGA芯片进行图像数据处理及VGA接口管理。由于摄像头输出帧率与VGA不同步，SDRAM被用作帧缓冲以实现帧率转换。 整个硬件设计包括图像采集、核心FPGA处理、帧缓存和VGA显示等关键部分。系统采用5V直流电源供电，并可通过AS或JTAG接口进行调试及程序下载，具有较高的灵活性。 外围电路设计涵盖时钟电路、复位电路以及JTAG和AS调试接口。高速视频DAC芯片ADV7123负责将RGB图像数据转换为模拟信号输出至VGA显示器以确保正确显示图像。硬件可重构性是FPGA的重要特性，在本系统中，通过编程改变逻辑配置可以调整处理效果。 文档引言部分强调了基于FPGA技术的视频图像处理系统的广泛应用，特别是在智能监控和交通领域。在高速高分辨率场景下，传统软件算法难以满足运算速度与时间要求，而硬件并行处理则能显著提升性能。因此，在图像识别跟踪系统中使用FPGA展现了其优势。 本设计通过采用并行流水线结构实现了与时钟同步的无延迟处理能力，对于实时监控和跟踪而言是重要进展。该系统不仅提高了图像处理速度与效率，并且由于采用了可编程硬件平台——FPGA，保持了灵活性和扩展性，易于适应不断变化的需求。