传统的监控系统设计方案是由PC机和相应软件来实现,这导致其无法便携和在野外复杂环境使用,灵活度降低,成本也相对较高,在应用上受到很多制约。随着现代SOPC技术的发展,把原来在一个电路板上实现的系统集成到一小块半导体芯片上去成为了更好的选择方案。本论文提出在Altera公司的FPGA上构建一个SOPC系统来实现一个具有运动目标捕获跟踪功能的监控系统,此系统应用于背景固定,摄像头固定,目标移动的前提下,通过对某一目标区域的监控,分析采集到的图像信息,检测出运动的目标并计算记录其运动轨迹,为行为判断提供基础。本论文首先探讨了单目标单摄像头的视频监控跟踪系统理论体系,研究了基于帧间差分的运动目标检测识别算法和基于标准粒子滤波的运动目标跟踪算法,研究了其优缺点和适用环境以及其硬件实现方法。然后阐述了跟踪系统总体架构,系统工作流程分为四步：第一步为视频图像采样,第二步为运动目标检测及捕获,第三步为运动目标特征跟踪,第四步为目标运动轨迹分析。在图像采集方面,选用了CMOS工艺的MT9M011芯片,并研究了该芯片的工作配置模式和工作原理,并在SOPC内部根据其读写时序,设计一个I2C控制器模块用于对其进行配置。其次针对监控环境,对比了几种常用的目标检测算法,分析其优缺点,选择了帧间差分法作为检测算法,通过对相邻帧的对比来有效识别运动的物体,并在SOPC中设计实现此算法的软核IP模块。根据检测结果,如果发现运动目标后,送入标准粒子滤波模块对运动目标进行跟踪,论文研究了该粒子滤波跟踪IP核五个部分设计原理,分别是粒子采样,权值计算,重采样,粒子裂变,结果输出,FPGA的硬件电路能在处理大量粒子运算时凸显出良好的实时性。最后是整个视频监控系统的结果输出部分,本论文在SOPC中嵌入VGA视频输出接口,可以外接VGA显示设备,输出信息包括监控场景中运动目标的运动轨迹。最后整合SOPC系统的各个模块,将各个独立的IP模块通过Avalon总线与Nios Ⅱ处理器建立主从关系,成为一个完整的系统。对该SOPC进行跟踪实验,与MATLAB仿真结果对比,实验表明,该SOPC系统处理图像的速度较快,稳定性好,并可以保证良好的实时性。