Hardware Architecture for Real Time Video-object Segmentation from Static Background

Abstract

 Video segmentation is a fundamental step in many vision systems including video surveillance and traffic monitoring. Background subtraction is a method typically used to segment moving regions in video sequences taken from a static camera by comparing each new frame to a model of the scene background. In this paper, a hardware system for video segmentation is proposed from algorithm to hardware architecture level. The video segmentation algorithm improves a Gaussian background model by applying a two-stage linear compensation procedure to remove the undesirable subtraction results from noise and illumination changes. The algorithm was prototyped on an Altera field-programmable gate array platform (DE-2). At a clock rate of 100 MHz, the architecture can process 30 frames per second, where the image resolution is 640 x 507 pixels. The capability of the system is demonstrated for several video sequences. Keywords Hardware, FPGA, Video Segmentation, Background Subtraction. Resumo Segmentação de vídeo é um passo fundamental na muitos sistemas de visão, tais como sistemas de vigilância e monitoramento de tráfego. A subtração de fundo é um método normalmente utilizado para detectar regiões em movimento, a partir de seqüências de vídeo capturadas com uma câmera estática, que consiste em comparar cada quadro corrente com um modelo da imagem de fundo previamente capturado. Neste trabalho é proposto um sistema implementado em hardware para a segmentação de vídeo que melhora a técnica de subtração de fundo baseada em modelos Gaussianos por meio de uma compensação linear que visa minimizar os falsos positivos gerados por mudanças de iluminação. O algoritmo foi implementado em um kit de desenvolvimento da Altera (DE-2) e opera com uma freqüência de 100 MHz, processando 30 quadros por segundo com resolução igual a 640 x 507 pixels. A capacidade do sistema é demonstrada para várias seqüências de vídeo. Palavras-chave Hardware, FPGA, Segmentação de Vídeo, Subtração da Imagem de Fundo.

Topics

    3 Figures and Tables

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