FPGA图像识别与目标跟踪系统

　　预处理采用3×3的平滑滤波器对图像进行滤波。将处理后的图像与样品颜色进行比较，当图像与样品颜色的R、G、B分量的差值在一定范围内时，图像像素被标记为白色，否则标记为黑色，最终实现图像的二值化。包围盒对噪点非常敏感，在进行包围操作前，再对图像进行一次滤波处理。包围盒的作用是找出目标图像像素的最小坐标以及最大坐标，通过这两个坐标即可计算出目标的中心位置。

　　3.1 图像平滑滤波器设计

　　传统的软件算法在实现滤波操作时，需要先把输入和输出图像都缓冲到帧缓存中去，对于每个输出像素，算法获取输入图像对应窗口的像素并用滤波函数计算来取得输出值。由于每个输出都需要读取对应窗口的输入像素，势必占用极大的内存带宽，并且处理性能会受到内存带宽的限制。由于每个输入像素都会被多个窗口所利用，故可以先对输入图像进行缓存贴片电感 ，以便在后续的窗口中被重新利用[6]。本设计使用流水处理的方法，实现滤波算法的加速计算，算法结构如图3所示。

　　3.2 图像二值化

　　在第一个时钟的上升沿，摄像头输入的16 bit图像数据先分割为R、G、B三个分量，分别为5 bit、6 bit、 5 bit，分别与样本颜色的对应分量进行比较，通过减法器获得对应的误差绝对值，下一个时钟上升沿，这三个误差的绝对值再与对应的阈值进行比较，最后把比较结果进行与运算，作为最终输出。整个二值化操作的流水线延时为两个时钟周期。图4为其中一个处理通道的简化表示。本设计的二值化操作是在RGB色彩空间上进行的，只有在R、G、B三个通道上同时满足条件的像素点才会被设为最大值。

　　3.3 图像腐蚀与膨胀

　　图像的腐蚀操作能够轻易地滤除面积小于窗口的孤立噪点而不影响图像本身的清晰度，经过腐蚀后目标图像会变小大电流电感，需要膨胀操作来补偿腐蚀的影响，与平滑滤波器相类似。其实现方法如图5所示，经过行缓冲的像素数据依次进入窗口，通过对窗口内所有像素进行与运算来实现腐蚀，进行或运算来实现膨胀，其效果如图6所示。

　　3.4 包围盒设计

　　一组像素的包围盒是指能够包围所有像素的最小矩形，本设计在进行包围操作之前已经先对图像进行二值化分割，故只需要找出每一帧图像中目标像素横纵坐标的最大值和最小值即可实现对图像的包围操作。

4 结论

　　经过处理后的图像有VGA接口输出，其效果如图7所示。由于采用了硬件算法实现的并行以及流水结构，大大加快了图像的处理速度，处理速度为900万像素每秒，流水线延时约为64 ?滋s。通过动态流水线结构，系统可以把每一步中间处理的结果直接输出到VGA，这样就可以独立地观察每一步处理的实际效果。通过对比发现，若关闭图像预处理，则图像中噪点明显增多，包围盒出现晃动，说明图像的预处理操作能够提高识别和跟踪的准确度和稳定性。

　　由于使用硬件算法，从本质上避免了传统软件算法的程序跑飞现象，使得系统的可靠性大为提高。为了提高处理速度，传统软件算法往往只能通过提高系统的时钟实现，然而过高的时钟频率意味着高功耗和干扰，而本设计通过流水线结构，使整个处理系统工作于像素频率，同时也保持了系统的低功耗特性。

　　参考文献

　　[1] 郑俊波，苏成悦，何榕礼，等.Android终端及FPGA控制的智能家居系统[J].微型机与应用，2014，33（5）：93-95.

　　[2] 向厚振，张志杰，王鹏．基于FPGA视频和图像处理系统的FIFO缓存技术[J]．电视技术，2012，36（9）：134-135.

请问怎么利用电脑控制电源开关？请问怎么利用电脑控制电源开关？电脑上还要用软件控制吗？那比较麻烦，电脑上还要开发软件，利用电脑的串口或USB口输出，控制装置上还要有一套装置才能控制一个开关

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