基于三帧差算法的运动目标检测系统FPGA实现,包含testbench和MATLAB辅助验证程序

1.算法运行效果图预览

(完整程序运行后无水印)

 

 

 

将FPGA的仿真结果导入到MATLAB中，分别得到MATLAB的结果和FPGA的结果：

 

 

 

2.算法运行软件版本

vivado2019.2

 

matlab2022a

 

3.部分程序

（完整版代码包含详细中文注释和操作步骤视频）

?

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`timescale 1ns / 1ps // // Company: // Engineer: // // Create Date: 2022/07/28 01:51:45 // Design Name: // Module Name: test_image // Project Name: // Target Devices: // Tool Versions: // Description: // // Dependencies: // // Revision: // Revision 0.01 - File Created // Additional Comments: // //    module test_image; reg i_clk;    reg i_rst;    reg [7:0] Buffer1 [0:300000]; reg [7:0] Buffer2 [0:300000]; reg [7:0] Buffer3 [0:300000]; reg [7:0] II1; reg [7:0] II2; reg [7:0] II3; wire [7:0]o_cfbw; integer fids1,fids2,fids3,idx=0,dat1,dat2,dat3;       //D:\FPGA_Proj\FPGAtest\codepz initial begin     fids1 = $fopen("D:\\code\\Proj\\1.bmp","rb");//调用3个图片     dat1  = $fread(Buffer1,fids1);     $fclose(fids1); end initial begin     fids2 = $fopen("D:\\code\\Proj\\2.bmp","rb");//调用3个图片     dat2  = $fread(Buffer2,fids2);     $fclose(fids2); end initial begin     fids3 = $fopen("D:\\code\\Proj\\3.bmp","rb");//调用3个图片     dat3  = $fread(Buffer3,fids3);     $fclose(fids3); end       initial begin i_clk=1; i_rst=1;    #1000; i_rst=0; end    always #5 i_clk=~i_clk;          always@(posedge i_clk or posedge i_rst) begin     if(i_rst)     begin     II1<=8'd0;     II2<=8'd0;     II3<=8'd0;     idx<=0;     end     else begin         if(idx<=263145)         begin         II1<=Buffer1[idx];         II2<=Buffer2[idx];         II3<=Buffer2[idx];         end         else begin              II1<=8'd0;              II2<=8'd0;              II3<=8'd0;         end                   idx<=idx+1;     end end    //调用合并模块 tops tops_u( .i_clk           (i_clk), .i_rst           (i_rst), .i_I1            (II1), .i_I2            (II2), .i_I3            (II3), .o_cfbw          (o_cfbw) );          endmodule 0X_038m

　　

4.算法理论概述

       运动目标检测是计算机视觉中的一个重要问题，它涉及到从连续的视频帧中识别出运动物体的过程。这项技术在许多领域都有着广泛的应用，如安防监控、自动驾驶、人机交互等。三帧差算法作为一种简单的运动目标检测方法，通过对连续三帧图像的像素值进行比较，来识别出运动区域。

 

       假设视频流中的连续三帧图像分别为It​, It−1​, It−2​，其中t 表示当前时间点，t−1 和t−2 分别表示前一帧和前两帧。差分图像是通过计算相邻帧之间的像素值差异来获取的。对于三帧差算法而言，我们首先计算相邻两帧之间的差分图像，然后将这两个差分图像相加以获取最终的差分图像。具体步骤如下：

 

 

 

      在获取最终的差分图像后，我们可以通过设定阈值 T 来检测运动目标。如果某像素点在差分图像中的值超过阈值，则认为该像素点属于运动区域。

 

      设定阈值 T，如果某像素点(i,j) 在差分图像Dfinal​ 中的值大于T，则认为该像素点属于运动目标：

 

 

 

       基于三帧差算法的运动目标检测是一种简单而有效的技术，它通过计算连续三帧图像之间的差分来检测运动目标。虽然这种方法容易受到光照变化和摄像机抖动等因素的影响，但通过一些改进措施（如适应性阈值、高斯滤波和光照补偿等），可以显著提高检测的准确性和鲁棒性。