基于FPGA的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計的開題報告

基于FPGA的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計的開題報告一、選題背景及意義：數(shù)字攝像監(jiān)控系統(tǒng)已成為現(xiàn)代社會安全監(jiān)控的重要手段之一。傳統(tǒng)的攝像監(jiān)控系統(tǒng)僅限于簡單的畫面采集、壓縮及存儲等少量功能，而隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字攝像監(jiān)控系統(tǒng)對硬件性能的要求越來越高，需要具備更加先進的算法和更高的運算速度，以應對日益復雜的實時監(jiān)控場景和惡意攻擊情況。FPGA作為一種常用的硬件實現(xiàn)平臺，已經(jīng)廣泛應用于數(shù)字系統(tǒng)的設計和開發(fā)。本課題旨在利用FPGA實現(xiàn)一種高效、可靠、高性能的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)代安全監(jiān)控系統(tǒng)的需求。二、研究內(nèi)容：本課題主要研究內(nèi)容如下：1.設計與實現(xiàn)基于FPGA的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括視頻采集、視頻壓縮、視頻存儲等功能模塊。2.研究數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像處理算法，包括背景建模、目標檢測、運動跟蹤等，實現(xiàn)對異常事件的自動檢測和識別。3.研究數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的安全加密算法，保證視頻數(shù)據(jù)的安全性，防止數(shù)據(jù)被非法訪問。4.應用板級測試（BIST）技術(shù)對FPGA圖像處理單元進行測試和驗證，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。三、研究方法：1.采用VerilogHDL語言，利用Modelsim等仿真工具進行模塊級設計和驗證。2.利用XilinxVivado等開發(fā)工具進行FPGA綜合和實現(xiàn)，完成可用于實際系統(tǒng)的硬件設計。3.采用算法分層的思想，結(jié)合微處理器和FPGA協(xié)同處理，提高系統(tǒng)的運算速度和運算效率。4.利用FPGA內(nèi)部BIST功能，對系統(tǒng)進行全面的測試和驗證，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。四、預期成果：1.完成高效、可靠、高性能的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計。2.實現(xiàn)基于FPGA的圖像處理算法，包括背景建模、目標檢測、運動跟蹤等。3.實現(xiàn)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的安全加密算法，保證視頻數(shù)據(jù)的安全性。4.完成基于FPGA的圖像處理單元的測試和驗證，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。五、研究難點：1.如何利用FPGA實現(xiàn)高效的圖像處理算法，提高系統(tǒng)的運算速度。2.如何實現(xiàn)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的安全加密算法，保證視頻數(shù)據(jù)的安全性。3.如何采用BIST技術(shù)對FPGA圖像處理單元進行測試和驗證，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。六、進度安排：本課題的預計完成時間為一年，具體進度安排如下：第1-2個月：調(diào)研數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最新技術(shù)和應用現(xiàn)狀，確定設計思路和目標。第3-4個月：研究數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)基礎功能模塊的設計和實現(xiàn)，包括視頻采集、壓縮、存儲等。第5-6個月：研究數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像處理算法，包括背景建模、目標檢測、運動跟蹤等。第7-8個月：研究數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的安全加密算法，保證視頻數(shù)據(jù)的安全性。第9-10個月：應用BIST技術(shù)對FPGA圖像處理單元進行測試和驗證，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。第11-12個月：完善論文，并進行答辯和總結(jié)。七、參考文獻：[1]ZhouX,WeiJ.AnFPGAbaseddigitalvideosurveillancesystem[J].Displays,2009,30(1):19-23.[2]KaramiE,MoezK.VideoSurveillanceFPGA-basedSystemonChip[J].SpringerPlus,2013,2(1):140.[3]FanM,LiuC,ChenX.FPGA-basedvideocompressionandprocessingforsurveillancesystem[C]//InternationalSymposiumonIntelligentSignalProcessingandCommunicationSystems.IEEE,2014.[4]BaeJ,YoonY,KimJ.Alow-powerembeddedFPGAprocessorforvideosurveillancesystems[J].EURASIPJournalonEmbeddedSystems,2017,2017(1):3.[5]WuCS,FangML.FPGAbaseddigitalvideosurveillancesystemwithdatacom