目錄

1.算法運行效果圖預覽

2.算法運行軟件版本

3.部分核心程序

4.算法理論概述

5.算法完整程序工程

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1.算法運行效果圖預覽

(完整程序運行后無水印)

將FPGA仿真結果導入到matlab顯示結果：

測試樣本1

測試樣本2

測試樣本3

2.算法運行軟件版本

vivado2019.2

matlab2022a

3.部分核心程序

（完整版代碼包含注釋和操作步驟視頻）

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/08/01  
// Design Name: 
// Module Name: RGB2gray
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//module main_gray(                  i_clk25MHz,// 輸入時鐘i_rst,// 復位信號i_R,// 紅色信號輸入，8位i_G,i_B,o_Fire_reg, // 輸出控制信號o_R_delay,o_G_delay,o_B_delay);input      i_clk25MHz;
input      i_rst;
input[7:0]i_R;
input[7:0]i_G;
input[7:0]i_B;output     o_Fire_reg;
output[7:0]o_R_delay;
output[7:0]o_G_delay;
output[7:0]o_B_delay;// 實例化fire_reg模塊，用于處理RGB信號及產生控制信號，輸出火焰檢測結果
fire_reg fire_reg_u(.i_clk25MHz(i_clk25MHz), .i_rst     (i_rst), .i_en      (1'b1), .i_R       (i_R), .i_G       (i_G), .i_B       (i_B), .i_Mode_sel(1'd1), .o_Fire_reg(o_Fire_reg), // 輸出火焰檢測結果.o_R_delay (o_R_delay), .o_G_delay (o_G_delay), .o_B_delay (o_B_delay), .o_indx    ());	 endmodule
10_040m

4.算法理論概述

? ? ? ?火焰識別是一個在諸多領域如森林火災預警、工業安全監控等至關重要的課題。基于顏色模型和邊緣檢測的火焰識別方法，結合了色彩分析與形態學特征提取，能夠在復雜背景下高效、實時地識別火焰區域。在FPGA（Field-Programmable Gate Array）平臺上實現這一算法，能夠充分利用硬件并行處理的優勢，實現低延遲、高吞吐量的實時火焰檢測系統。

? ? ? ?火焰在RGB顏色空間中通常呈現出較高的紅色(R)和較低的藍色(B)成分，同時綠色(G)成分變化較大。因此，通過變換到HSV（色調、飽和度、亮度）或YCbCr（亮度、藍色色差、紅色色差）等顏色空間，可以更有效地提取火焰特征。

? ? ? ?HSV空間：火焰區域通常具有高飽和度(S)和特定的色調(H)范圍。選取合適的H范圍（如黃色到紅色區間）和S閾值，可以初步篩選出可能的火焰區域。

? ? ? ?YCbCr空間：在該空間中，火焰區域通常表現為Cb較低（藍色成分少）而Cr較高（紅色成分多）。通過設置Cb和Cr的閾值，可以進一步精確定位火焰區域。

FPGA實現主要利用其并行處理能力，將算法的各個步驟映射為硬件邏輯模塊，包括：

顏色空間轉換模塊：設計硬件邏輯實現RGB到HSV或YCbCr的轉換。這通常涉及大量的乘法、加法和查找表操作。

閾值判斷模塊：根據預設的閾值，硬件邏輯直接對像素進行篩選，高效實現顏色空間中的區域分割。

邊緣檢測模塊：將高斯濾波、梯度計算、非極大值抑制和雙閾值檢測等步驟設計為流水線結構，利用并行處理單元加速運算。

形態學處理模塊：通過硬件實現結構元素的定義和滑動窗口操作，完成膨脹、腐蝕等操作。

控制邏輯：設計控制單元協調各個模塊的工作，實現數據在模塊間的高效傳遞。

5.算法完整程序工程

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