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基于FPGA的背景减除加速的开题报告
摘要
在视频处理中，背景减除是一种常见的技术，可用于检测运动物体或提取静态背景。然而，在高分辨率视频下，背景减除算法的计算量很大，导致实时性较差。因此，本文提出了一种基于FPGA的背景减除加速方案，通过在FPGA上实现背景减除算法，利用硬件并行加速的优势，提高了算法的计算性能，从而实现了高效的实时处理。本文将重点介绍背景减除算法的原理，以及在FPGA上实现算法的具体方案。
关键词：FPGA；背景减除；加速；实时处理；视频处理
Abstract
Backgroundsubtractionisacommontechniqueusedinvideoprocessingtodetectmovingobjectsorextractstaticbackgrounds.However,inhigh-resolutionvideos,thecomputationalcomplexityofthebackgroundsubtractionalgorithmishigh,leadingtopoorreal-timeperformance.Therefore,thispaperproposesaFPGA-basedbackgroundsubtractionaccelerationscheme,whichimplementsthebackgroundsubtractionalgorithmonFPGAandutilizestheadvantagesofhardwareparallelaccelerationtoimprovethealgorithm'scomputationalperformanceandachieveefficientreal-timeprocessing.ThispaperwillfocusontheprincipleofbackgroundsubtractionalgorithmandthespecificschemeofimplementingthealgorithmonFPGA.
Keywords:FPGA;backgroundsubtraction;acceleration;real-timeprocessing;videoprocessing
1.研究背景与意义
背景减除作为一种常见的视频处理技术，可用于监控、安防等场景中，需要实时检测运动物体或提取静态背景。通常，背景减除算法包括基于帧间差分、基于模型、基于深度学习等多种方法。然而，在高分辨率视频下，背景减除算法的计算量很大，需要消耗大量的计算资源。而传统的CPU、GPU等通用计算平台无法满足实时处理的需求。
因此，本文提出了一种基于FPGA的背景减除加速方案，通过在FPGA上实现背景减除算法，利用硬件并行加速的优势，提高了算法的计算性能，从而实现了高效的实时处理。本研究的意义在于，通过应用FPGA技术，大幅提升背景减除算法的计算性能，为后续的视频处理应用提供了新的技术方案。
2.研究内容
本研究的主要内容包括：
1）研究背景减除的原理及算法流程；
2）设计基于FPGA的背景减除加速方案，包括硬件电路设计、算法优化等；
3）通过实验验证加速方案的计算性能及实时性；
4）分析和总结实验结果，提出后续研究的方向和建议。
3.预期成果
本研究的预期成果包括：
1）掌握视频处理中背景减除算法的原理和流程；
2）设计一种基于FPGA的背景减除加速方案，能够对高分辨率视频进行实时处理；
3）通过实验验证加速方案的计算性能和实时性，对比不同算法在FPGA上的实现效果；
4）提出后续研究的方向和建议，为类似的视频处理应用提供新的解决方案。
4.计划进度
本研究的计划进度如下：
1）第一阶段（1周）：研究背景减除算法原理及其在视频处理中的应用；
2）第二阶段（2周）：设计算法在FPGA上的实现方案，并进行硬件电路设计和算法优化；
3）第三阶段（2周）：完成加速方案的实现和测试，并比较实验结果；
4）第四阶段（1周）：分析和总结实验结果，提出后续研究的方向和建议。
5.参考文献
[1]姚琳琳.基于多尺度方法的实时视频背景减除技术研究[J].光学精密工程,2010,18(8):1746-1751.
[2]贺金阳,索亚,张雪林.背景减除在计算机视觉中的应用研究[J].科技企业,2013,16:110-116.
[3]刘梦婷,董建兵.FPGA技术在视频处理中的应用[J].电脑与信息技术,2016,15:174-175.