**FPGA 多运动目标检测——背景帧差法的研究与实践**
一、引言
在图像处理和机器视觉的领域中，FPGA 以其高并行度、低延迟等优势成为了许多高级视觉
应用的首选平台。对于多运动目标检测而言，基于 FPGA 的解决方案能够实现高效的实时检
测与处理。本文将详细探讨如何利用 FPGA，特别是 Xilinx FPGA，结合背景帧差法进行多运
动目标检测的流程及技术要点。
二、硬件架构设计
我们采用的是 Xilinx FPGA 配合 ov5640 摄像头、VGA LCD 以及 HDMI 显示系统。整个硬件
架构的核心是 FPGA，负责图像的捕获、处理和输出。ov5640 摄像头负责捕捉实时图像，VGA
LCD 和 HDMI 则用于显示处理后的结果。
三、Verilog 程序设计
Verilog 程序是实现整个系统功能的关键。通过四端口的 DDR3 进行背景图像和待检测图像
的缓存，实现数据的快速读写与传输。以下为 Verilog 程序设计中的主要部分：
1. 数据传输：使用四端口 DDR3，对背景图像和待检测图像进行双口存储与缓存，为后续处
理提供高效的数据通道。
2. 背景帧差法：首先获取当前帧图像，再与背景图像做差分运算，以此获得与背景的差异
部分。接着设定阈值进行二值化处理，提取出可能的运动目标区域。
3. 运动目标检测：在差分后的二值图像中，识别并确定多个运动目标的区域，进行目标区
域的边界跟踪与识别。
4. 识别框合并处理：对于相邻或重叠的运动目标区域，进行识别框的合并处理，确保每个
目标只被一个框框定。
四、Modelsim 仿真与测试
为了验证 Verilog 程序的正确性与性能，我们使用 Modelsim 进行仿真测试。通过模拟输入
输出信号，观察程序在仿真环境下的运行状态及结果。在仿真过程中，我们逐步验证了数据
传输的正确性、背景帧差法的有效性以及运动目标检测的准确性。
五、实验结果与分析
经过实际测试与仿真验证，我们的系统能够有效地实现多运动目标的检测与识别框合并处理。
通过背景帧差法，能够快速准确地提取出运动目标区域，并通过 Verilog 程序在 FPGA 上实
现高效的处理与传输。同时，四端口的 DDR3 缓存方案大大提高了数据处理的效率与速度。
