视频检测算法研究与FPGA实现

摘要：视频检测、跟踪、识别一直是智能监控、视频检索、模式识别相关领域研究的热点。在此使用FPGA作为系统的控制模块，实现了基于背景寄存检测算法的检测系统。该系统在满足实时性要求的同时，较好地完成了检测任务。并用在QuartusⅡ，ModelSim进行混合仿真，避免了硬件平台的限制，增加了实现的成功率。

关键词：视频检测算法；FPGA；检测系统；实时性

中图分类号：TN911.73文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0108—03

引言

运动目标的检测是智能视频监控中重要的一步。智能视频监控是计算机视觉领域一个新兴的应用方向和备受关注的前沿课题。随着互联网技术和数字视频技术的发展，监控技术正向着智能化、网络化方向不断前进。智能视频监控是在不需要人为干预的情况下，实现场景定目标的定位、识别、跟踪等[1]。目标检测作为其他后续高级处理的基础，它的处理速度与精度直接影响到后续处理如目标识别、跟踪等过程的处理。

像素域处理历史悠久，理论研究较成熟，但对于越来越高质量的视频应用，对于海量的像素数据，传统的像素域检测方法无法在保证精度的同时，满足实时性要求。本文基于变换检测提出了一种改进的像素域检测算法。通过视频序列累计出可靠的背景缓存，通过当前帧与背景缓存的差异来得到目标区域。该算法相比传统分水岭等像素域方法具有高效、易于并行，流水线处理等硬件实现的优点。

1基于背景寄存的像素域检测算法

图1为像素域检测算法的流程图，第1步是通过设定阈值计算出连续两帧的帧差；第2步是背景寄存，按照过去几帧的帧差掩膜（所谓掩膜即大于阈值计为1，小于阈值计为0，下同），如果当前像素点的帧差掩膜连续很长一段时间没变，则可认为当前像素点是可靠的背景，并将该像素值存入到对应的背景缓存中，并将背景掩膜标为1，表示当前点背景有效；第3步，背景差掩膜通过比较当前输入图像和背景缓存图像的像素值，然后做阈值计算得到。背景差掩膜是抓取目标的主要判断依据；第4步，初始化的目标掩膜是通过之前得到的背景差掩膜，帧差掩膜，背景掩膜共同得到。如果对于一点像素，背景掩膜指明当前点对应背景缓存可得，则直接用背景差掩膜建立初始化目标掩膜，否则用帧差掩膜建立[2]。