基于FPGA的帧差法仿真实现

基于FPGA的帧差法仿真实现

一、帧差法的原理及应用

帧差法就是帧间差分法，帧差法是最为常用的行动目标检测措施之一，原理即是在图像序列邻接两帧或三帧间基于像素做差分运算来获取。率先，将邻接帧图像对应像素值相减获得差分图像，然后对差分图像二值化，在环境亮度改变不大的情形下，对应像素值改变小于预先确定的阈值时，能够感受这里为背景像素。假如图像区域的像素值改变很大，能够感受这是由于图像中行动物体引起的，将这些区域符号为前景像素，利用符号的像素区域能够确定行动目标在图像中的位置。由于邻接两帧间的工夫间隔极其短，用前一帧图像作为目前帧的背景模型具有较好的实时性，其背景不聚集，且更新速度快、算法容易、计算量小。算法的不足在于对环境噪声较为敏感，阈值的抉择相当关键，抉择过低不足以压抑图像中的噪声，过高则疏忽了图像中有用的改变。对于比拟大的、颜色统一的行动目标，有可能在目标内部发生抽象，无法全面地提取行动目标。多数应用于选择十字路口监控录像作为实验材料，检测过往车辆动态，也能为后期机器识别打下基础。

帧差法主要通过下面式子实现，其中 x1 和 x2 分别为当前帧和上一帧同一位置坐标的像素点灰度值，T 为预设的参考分割阈值，y 为最终输出的二值结果

二、帧差分法实现步骤

1、实验框图

2、模块介绍

a、 imread_framel :此模块用于读取事先准备好需要进行帧差法的两帧或多帧图片。

b、 Vga_crt:此模块用于产生后续模块所需时序。

c、 Hvcount :此模块用于对后续模块进行时序同步。

d、 Framel_diff :此模块用于帧差法的实现。

e、 Imwrite_fra :此模块用于读取帧差之后的结果。

三、帧差法的FPGA仿真实现

帧差法的原理比较简单，就是实时图像的相邻两帧或者三帧做差，FPGA的实现的难点在于大部分FPGA的内部存储（BRAM）不足以存取一幅完整图像的数据，这时就需要借助外部的SDRAM或者DDR等存储。

帧差法仿真源码展示：

1. /******************************************************

2. // Project Name:Frame_Difference

3. //

4. // Author:Lee

5. // 微信公众号：FPGA开源工作室

6. *******************************************************/

7. `timescale 1ns / 1ps

8.

9. module Frame_Difference #(

10. parameter IW = 800,

11. parameter IH = 600,

12. parameter DW = 24

13. )(

14. input PixelClk,

15. input reset_n,

16. input [DW-1:0] i_rgb,

17. input i_hs,

18. input i_vs,

19. input i_de,

20. output [DW-1:0] o_rgb,

21. output o_hs,

22. output o_vs,

23. output o_de

24. );

25.

26.

27. reg we;

28. reg rd;

29. reg [20:0] waddr;//800*600

30. reg [20:0] raddr;

31. wire [DW-1:0] dout;

32. reg [DW-1:0] rgb_r;

33. reg [DW-1:0] dout_r;

34. reg hs_r0;

35. reg vs_r0;

36. reg de_r0;

37.

38. reg hs_r1;

39. reg vs_r1;

40. reg de_r1;

41.

42. reg hs_r2;

43. reg vs_r2;

44. reg de_r2;

45.

46. assign o_hs = hs_r2;

47. assign o_vs = vs_r2;

48. assign o_de = de_r2;

49. assign o_rgb = dout_r;

50. always @(posedge PixelClk )begin

51. rgb_r