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近年来,智能视频监控技术在越来越多的领域得到应用,而且趋向于高清化和实时性。运动目标的检测与跟踪作为智能视频监控系统的关键环节,已逐渐得到许多科研工作者的重视。由于基于软件实现的方法在处理速度和算法效率方面的局限性,基于硬件实现运动目标的实时检测与跟踪成为当前研究的一个热点。FPGA(现场可编程门阵列)芯片所具有的丰富的逻辑资源、并行处理、可编程等特点,使得它非常适合作为实时视频图像处理的实现平台。本文的主要任务是以Lattice公司的ECP3 FPGA芯片为核心处理器,完成基于并行架构和流水线处理结构的运动目标实时检测与跟踪系统的研究与实现。本文的主要研究工作如下:(1)详细研究了基于FPGA的视频图像处理系统的设计方法,然后采用自顶向下的设计思路和流水线处理结构,通过Verilog HDL硬件描述语言编程实现了对高清视频图像的采集、预处理和显示,搭建出一个基于FPGA的高清视频图像实时处理硬件平台,为运动目标检测与跟踪算法在FPGA上的研究提供了平台。(2)对常用的运动目标检测、区域标记和目标跟踪算法进行了分析,并根据它们的特点,对比它们在FPGA上实现所需要的耗时、资源以及算法效果,提出一种基于背景差分法、连通域标记和直方图匹配的算法方案来实现高清视频流中运动目标的实时检测与跟踪。(3)分析实时视频流固有的时序关系,利用实时视频数据的时间并行性,设计运动目标检测与跟踪算法模块的并行架构,从而利用FPGA的大规模并行处理机制,提高算法模块的处理速度,并采用Verilog HDL硬件描述语言,详细设计了算法模块在FPGA上的硬件实现电路,实现基于FPGA的运动目标实时检测与跟踪系统。(4)通过系统测试结果验证了所设计的基于FPGA的运动目标实时检测与跟踪系统可以在30fps的速率下,完成对1080p视频中的多个运动目标的检测与跟踪的任务。