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基于FPGA技术的多目标运动捕捉系统设计与实现.docx

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基于FPGA技术的多目标运动捕捉系统设计与实现

目录

内容概览................................................2

1.1研究背景和意义.........................................3

1.2技术现状分析...........................................4

多目标运动捕捉系统概述..................................5

2.1运动捕捉技术简介.......................................5

2.2多目标运动捕捉系统的定义与需求.........................6

FPGA在运动捕捉中的应用..................................7

3.1FPGA的基本概念.........................................8

3.2FPGA在多目标运动捕捉系统中的优势.......................9

系统总体设计方案........................................9

4.1系统架构设计..........................................10

4.2硬件选型与布局........................................10

4.3软件开发环境配置......................................11

FPGAs硬件设计..........................................12

5.1基于FPGA的图像处理模块设计............................13

5.2基于FPGA的目标检测算法实现............................14

数据采集与预处理.......................................15

6.1视频流数据采集........................................15

6.2预处理技术研究........................................16

运动捕捉关键技术.......................................17

7.1三维坐标获取方法......................................18

7.2目标跟踪算法优化......................................18

系统性能测试与评估.....................................19

8.1性能指标验证..........................................20

8.2实际应用场景下的效果展示..............................21

结论与展望.............................................22

9.1主要研究成果总结......................................22

9.2展望未来的研究方向....................................23

1.内容概览

(一)概述

本章节将对基于FPGA技术的多目标运动捕捉系统的设计与实现进行详细的描述。该系统旨在利用FPGA(现场可编程门阵列)的强大处理能力和高速数据传输能力,实现高精度的运动捕捉功能。首先我们将介绍系统的总体架构,并详细阐述各个模块的功能。随后,我们将深入探讨如何在硬件层面优化性能,以及如何通过软件算法提升捕捉效果。最后本文还将讨论系统在实际应用中的表现及存在的挑战。

(二)系统架构

该多目标运动捕捉系统主要包括以下几个主要部分:前端传感器模块、信号处理单元、数据采集卡和后端解析器。前端传感器模块负责收集人体动作的数据,包括位置、姿态等信息;信号处理单元则对这些原始数据进行预处理,去除噪声并提取关键特征;数据采集卡用于实时将处理后的数据转换成数字格式;而后端解析器则通过对捕捉到的数据进行分析和解码,最终呈现出清晰可见的动作轨迹图。

(三)硬件设计

为了充分发挥FPGA的优势,我们在硬件设计上采用了流水线式处理架构。通过这种设计,可以有效避免串行处理带来的延迟问题,显著提升系统的整体性能。此外我们还引入了片内存储器和外部扩展存储器相结合的方法,实现了数据的高效读写。同时在功耗控制方面,我们通过动态电压和频率调

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