視頻檢測算法研究與FPGA實現

摘要：視頻檢測、跟蹤、識別一直是智能監控、視頻檢索、模式識別相關領域研究的熱點。在此使用FPGA作為系統的控制模塊，實現了基于背景寄存檢測算法的檢測系統。該系統在滿足實時性要求的同時，較好地完成了檢測任務。并用在QuartusⅡ，ModelSim進行混合仿真，避免了硬件平臺的限制，增加了實現的成功率。

關鍵詞：視頻檢測算法；FPGA；檢測系統；實時性

中圖分類號：TN911.73文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0108—03

引言

運動目標的檢測是智能視頻監控中重要的一步。智能視頻監控是計算機視覺領域一個新興的應用方向和備受關注的前沿課題。隨著互聯網技術和數字視頻技術的發展，監控技術正向著智能化、網絡化方向不斷前進。智能視頻監控是在不需要人為干預的情況下，實現場景中特定目標的定位、識別、跟蹤等[1]。目標檢測作為其他后續高級處理的基礎，它的處理速度與精度直接影響到后續處理如目標識別、跟蹤等過程的處理。

像素域處理歷史悠久，理論研究較成熟，但對于越來越高質量的視頻應用，對于海量的像素數據，傳統的像素域檢測方法無法在保證精度的同時，滿足實時性要求。本文基于變換檢測提出了一種改進的像素域檢測算法。通過視頻序列累計出可靠的背景緩存，通過當前幀與背景緩存的差異來得到目標區域。該算法相比傳統分水嶺等像素域方法具有高效、易于并行，流水線處理等硬件實現的優點。

1基于背景寄存的像素域檢測算法

圖1為像素域檢測算法的流程圖，第1步是通過設定閾值計算出連續兩幀的幀差；第2步是背景寄存，按照過去幾幀的幀差掩膜（所謂掩膜即大于閾值計為1，小于閾值計為0，下同），如果當前像素點的幀差掩膜連續很長一段時間沒變，則可認為當前像素點是可靠的背景，并將該像素值存入到對應的背景緩存中，并將背景掩膜標為1，表示當前點背景有效；第3步，背景差掩膜通過比較當前輸入圖像和背景緩存圖像的像素值，然后做閾值計算得到。背景差掩膜是抓取目標的主要判斷依據；第4步，初始化的目標掩膜是通過之前得到的背景差掩膜，幀差掩膜，背景掩膜共同得到。如果對于一點像素，背景掩膜指明當前點對應背景緩存可得，則直接用背景差掩膜建立初始化目標掩膜，否則用幀差掩膜建立[2]。