[发明专利]一种基于忆阻和CMOS的运动目标检测电路

说明书

本发明公开了一种基于忆阻和CMOS的运动目标检测电路，包括：依次连接的相邻帧差异比较模块和信号处理模块；相邻帧差异比较模块接收外部的视频数据，用于实现对相邻两帧图像之间的各像素点上高4位数值的差异比较；信号处理模块用于对相邻帧差异比较模块输出的差异比较结果依次进行电流电压信号转换、加权求和和阈值比较后获得对应于各像素点的二值输出，从而生成用于描述运动目标轮廓的黑白图像。本发明通过忆阻和CMOS的混合结构阵列对来自图像传感器的信号进行差异比较，具有结构简单、体积小、可扩展性强、功耗低的优点，能够在硬件电路上完成对运动目标的轮廓检测，能够分担计算机的数据处理压力，为实现更高阶图像处理任务奠定基础。

技术领域

本发明属于图像处理领域，更具体地，涉及一种基于忆阻和CMOS的运动目标检测电路。

背景技术

运动目标检测技术是根据物体相对于周围环境的物理位置变化，将运动目标检测出来的一种技术。随着图像处理技术的发展，基于视频的运动目标检测技术，在机器视觉、智能监控、交通监控、医学中生物组织运动分析、人员跟踪等领域得到了广泛的应用。基于视频的运动目标检测常用方法包括背景差分法、帧间差分法和光流法等，这些方法可以单独使用也可以组合使用以更好地识别运动物体。这些算法主要是通过软件编程实现处理计算机所接收到的视频数据，当视频数据量较大、算法较为复杂时，必然对传输带宽和计算机的数据处理能力有较高的要求。而通过硬件电路实现运动目标检测，检测电路可以与像素传感器集成到一起，既可以减少数据传输延时，又可以分担计算机的数据处理压力。

随着物联网技术的发展，人们更加重视通过网络连接的智能技术，实现自动化和智能化。利用现有的图像传感器和传输设备可以将视频分析引入物联网系统。而在视觉传感器中检测运动目标的能力对于后续的图像处理、图像理解等高阶视频分析任务的展开具有决定性的作用。因此能够与像素传感器集成在一起的运动目标检测电路具有广阔的发展前景和使用价值。

忆阻是一种无源二端器件，当对其施加超过阈值电压的电压时可以改变其阻值大小，将其切换为高阻态或低阻态，而当对其施加小于阈值电压的电压时，它可以维持当前阻值状态，表现出具有恒定阻值的伏安特性。此外，忆阻还具有非易失性、良好的CMOS兼容性、快速开关特性、纳米尺寸、高集成度等优良特性。与传统的晶体管相比，忆阻能够利用相对简单的电路结构实现较为复杂的功能。利用忆阻设计运动目标检测电路，有利于发挥忆阻电路结构简单、尺寸小、良好的CMOS兼容性的特点，优化运动目标检测电路的结构和功能，提高视频监控电路的数据处理能力。

现有技术中有一种Duisenbay忆阻运动目标检测电路，该电路由图像存储阵列、电流电压转换电路、按位异或电路、加权求和电路和阈值比较电路组成。该电路的图像存储阵列部分采用了纯忆阻交叉阵列，该结构在读写操作时存在漏电流问题，因此不同像素点的数据不能够并行读写。受纯忆阻交叉阵列漏电流的影响，该运动目标检测电路只能逐个像素点运算而不能实现各像素点并行运算，导致数据处理速度慢。

发明内容

为解决现有技术中的上述技术难题，本发明提供了一种可并行运算、数据处理速度快的基于忆阻的运动目标检测电路。

本发明提供了一种基于忆阻和CMOS的运动目标检测电路，包括：依次连接的相邻帧差异比较模块和信号处理模块；所述相邻帧差异比较模块接收外部的视频数据，用于实现对相邻两帧图像之间的各像素点上高4位数值的差异比较；所述信号处理模块用于对相邻帧差异比较模块输出的差异比较结果依次进行电流电压信号转换、加权求和和阈值比较后获得对应于各像素点的二值输出，从而生成用于描述运动目标轮廓的黑白图像。

更进一步地，所述相邻帧差异比较模块包括：忆阻CMOS比较器阵列；所述忆阻CMOS比较器阵列由成阵列分布的4*k个存储运算单元构成；其中，列数k＝4p，p为视频图像的像素点数。