接上篇
差分后直接得到的图画包括噪点，会影响实在方针的 判别，在本规划中对差分图画经过了腐蚀和胀大两个形态学 处理。腐蚀和胀大均为3×3巨细的检测窗口，按次序扫描差 分图画，示意图如图6。腐蚀的意图是去除孤立的运动像素 点或块，在3×3画面中，检测到任何一个没有被符号的像素 点，则悉数去掉符号。胀大是为了增强运动方针的连通性， 与腐蚀相反，检测到恣意一个符号点，则悉数符号。
在图画周边检测区域内，设置等距离的扫描线，只要 运动的物体会被扫描到，并依据扫描线的数量和扫描到的运 动像素点方位，确认方针进入画面的方位和概括巨细，一起 给出发现方针的标志信号，发动下一级粒子滤波算法对已有 方针的盯梢。
5.2 方针挑选
红外遥控信号如图7所示。 按下红外遥控器按键后， 红外遥控器向DE2-115板上的IR接收器发送红外遥控信号。 FPGA对IR接收器收到的信号进行解码处理。默许状况为空 闲状况，当IR DATA在闲暇状况，呈现230000个低电平，进 入Guidance状况。Guidance状况下，呈现210000个低电平， 进入数据解码状况。当检测到低电平时，计数清零；检测到 高电平时开端计数，一旦计数到20000，则将比特位数加1。 高电平数若超越41500，则判别该比特位是1。反之，比特位 为0。比特位数共32位，高八位是次八位的反码，用于查验
图7 红外遥控
图8 依据粒子滤波的多方针盯梢硬件结构规划
数据的正确性。
5.3 依据粒子滤波的多方针盯梢算法
依据粒子滤波的多方针盯梢硬件结构规划如图8所示。 首要，介绍关于单一运动方针经过粒子滤波算法，完结运动 方针盯梢的流程。
初始化，将核算方针与各粒子的色彩直方图的RAM清 零。进入主动检测模块，一旦检测到运动物体，将物体的中心方位与方针框的长宽输入到方针色彩直方图核算模块。
将RGB信号转化为HSV色彩空间中的H重量，以H重量 为方针的特征，核算方针H重量呈现的次数，生成方针色彩 直方图核算模块。H重量在0-360间改变，将H重量的值作为 RAM地址，每呈现一个H重量，将其对应的RAM地址中的内 容读出，然后加一，再写入该地址，完结榜首帧方针H重量 直方图核算。第 一 帧 统 计 完 目 标 直 方 图 后 ， 在 目 标 周 围 撒 随 机 粒 子。第二帧核算随机粒子直方图，核算完结后，将每个粒子 与方针粒子的对应地址内的数据相乘后开根号再相加，取得 随机粒子的权重。找到权重最大的粒子，输出该粒子的中心 点，作为方针中心点。
设置权重阈值，将每一个粒子的权重与阈值比较，若 小于该阈值，阐明该粒子是方针的或许性十分小，下一帧的 随机粒子猜测中删去该粒子，并将上述的最大权重粒子的中 心方位赋给该随机粒子，这一进程称为粒子重采样。一起， 核算需求重采样的粒子个数，若需求重采样的粒子大于所设 置的阈值，则阐明方针已丢掉，盯梢框消失，字幕提示Lost 字样。反之，重采样粒子小于阈值，体系断定方针仍在画面 中，将权重最大的粒子中心作为盯梢框中心，再依据主动 检测输出的盯梢框长宽，画出盯梢框，字幕显现Tracking字 样。设置的重采样粒子阈值越大，体系判别方针丢掉的或许 性越大。当方针处于盯梢状况时，在方针周围撒随机粒子； 当方针处于丢掉状况时，全屏撒随机粒子，等候方针再次从 画面中恣意方位呈现。
依据所规划的粒子滤波模块导出QXP文件，生成对应 的IP核。在工程中添加QXP文件，经过.v文件将QXP文件中 输入输出端与工程中的模块连接起来，完结IP核的调用。编 译后生成的网表里，该模块只显现输入输出管脚，而无详细 的数字时序逻辑电路完结，但其能完结原先规划的数字电路 功用。体系中的其它运动方针可调用规划生成的粒子滤波 模块，完结依据粒子滤波的多方针盯梢硬件结构规划。在 FPGA片内资源答应的状况下，可复用多个粒子滤波模块， 完结恣意数量的方针盯梢。
6 规划特色
6.1 依据边际检测与帧间差分的运动方针检测
运用边际检测保存物体概括，削减图画原始信息，减 少光照和暗影的搅扰，并经过腐蚀和胀大形态学处理，进一步进步帧间差分对运动方针判别的准确性。帧间差分法核算
简略，适合在FPGA上完结。因为本规划中只需求检测刚进 入画面的方针，所以帧间差分区域限定在画面周边区域，节 约FPGA的片内资源。
6.2 依据粒子滤波的改善方针盯梢算法
在FPGA上完结粒子滤波算法，添加了粒子直方图权重 阈值比较与重采样粒子个数阈值比较。经过阈值比较，能够 判别方针盯梢与丢掉状况。当方针正在盯梢时，只需在方针 周围发生随机粒子；当方针丢掉时，在全屏范围内发生随机 粒子，若方针从屏幕中恣意方位再次呈现时，能够快速捕捉 到方针所在方位，持续盯梢方针。
6.3 方针盯梢模块的可复用性
生成依据粒子滤波的方针盯梢算法的IP核，并对每一 个方针都调用该IP核，完结方针盯梢模块的复用。IP核的生 成与调用，不只表现了方针盯梢模块的可复用性，并且表现 了方针数意图可扩展性。只要在FPGA片内资源答应的状况 下，能够添加需求盯梢的方针的数目。凭借FPGA的并行运 算机制，对多个方针一起进行粒子滤波处理，完结多方针跟 踪。
6.4 友爱的人机交互界面
在VGA显现器上显现多方针检测与盯梢成果，运用不 同色彩的盯梢框与字幕，区别不同方针。将字幕与各方针当 前的盯梢状况同步，实时显现各方针的盯梢状况。
7 总结
友晶科技的DE2-115开发板，供给了视频输入输出接 口，板载的Altera公司Cyclone IV系列FPG A芯片与片外的 SDRAM为视频处理供给了强壮的处理才能和存储空间，是 十分超卓的FPGA多媒体教育与开发渠道。
经过四个月的学习，不只研讨了运动方针检测与多目 标盯梢的理论知识，并且将其应用到FPGA。加深了对FPGA 逻辑、时序、实时操作、并行机制等概念的了解，并经过实 践把握了状况机、流水线操作、FPGA IP核运用、规划、调 用与Signal Tap II的运用。
在完结规划的进程中，经过查阅文献、与组员以及指 导教师活跃评论与沟通，处理了许多技能难题，培养了自学 精力、着手才能与团队协作认识。
最终，再次感谢Altera与友晶科技供给了这次FPGA学
习、展现与沟通的时机。
