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1、第10卷第6期光学精密工程Vol.10No.62002年12月OpticsandPrecisionEngineeringDec.2002文章编号10042924X(2002)0620573205一种实时成像跟踪系统的研究张思芳,李正明(江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013)摘要:为了提高系统的实时性,提出了基于高速数字信号处理器TMS320VC5410DSP的图像识别跟踪系统,并给出了成像跟踪的原理图和结构框图,重点论述了波门电路的设计。整个系统由视频采集模块、图像处理模块、实时显示模块、伺服机构等
2、模块组成。还对系统中图像预处理、图像分割、特征提取目标识别、目标跟踪等采用的算法进行了阐述,最后通过实验进行仿真并给出仿真结果图,实验结果与理论相符,表明本系统是可行和有效的.关键词:成像跟踪;实时图像处理;图像分割;DSP;波门中图分类号:TN911.73文献标识码:A处理模块处理,产生波门中心与目标中心的偏移1引言信号。一方面,偏移信号通过波门控制电路和采集后的信号叠加并在监视器上显示;另一方面,偏随着计算机和信息技术的飞速发展,成像跟移信号通过驱动电路使伺服机构产生控制信号带踪技术在科学研究、工业生产中
3、的应用越来越广动控制台上的摄像头把目标拉回视野,从而完成泛,它已经发展成为一门独立的有强大生命力的跟踪任务。同时监控计算机也可以通过人工干预学科。在导弹导引、火力控制、卫星测控等方面有的方法设置波门的位置。着广泛的应用前景。成像跟踪以其技术先进、性整个系统涉及到两个关键部分:波门控制电能卓越、跟踪精度高等特点而备受关注。随着集路,DSP图像处理与跟踪。DSP图像处理与跟踪成电路向着大规模,超大规模,甚大规模芯片发采用一个TMS320VC5410DSP芯片,它采用了程展。数字图像处理技术在硬件结构上也发生了重序
4、和数据空间分开的哈佛结构,片内共有8条总大的变化,特别是DSP技术的飞速发展。目前带线,高度并行性的算术逻辑单元ALU,专用硬件有DSP芯片的实时图像处理应用系统应用越来逻辑,片内存储器,片内外设和高度专业化的指令越广泛,这种系统大都采用模块化与开放式的主集,使该芯片具有功耗小,高度并行,速度高,操作从分布式系统结构,系统主机采用通用计算机,高灵活等特点。它主要完成整个系统多种算法的控[2-3]速运算处理单元采用基于DSP芯片构成的作为制与运算。数据处理的从机,这种结构即充分利用了主机拥波门控制电路的主要功能
5、是完成波门的设有的硬、软件资源,又有很好的灵活性,具有较高置,实际上它是一个地址发生器见图2。DSP发的性能价格比,从而成为DSP芯片应用系统中一出预置脉冲(/PRESET)给波门电路,并将预置值[1]种良好的构成体系。置入行脉冲计数器。在场同步脉冲VSYNC上升沿到来时启动行脉冲计数器开始计数,当刚好扫2系统组成与工作原理描到波门开始的前一行位置时,向DSP发出中断请求,这时DSP将预置值置入点时钟计数器,并图1是成像跟踪系统结构框图。目标信号由从行同步脉冲HSYNC上升沿开始点时钟计数,摄像头经过视频采集
6、模块采集转换后,经过图像当扫描到波门开始位置时,产生列地址信号,将列收稿日期:2002208227;修订日期:2002210217基金项目:兵器工业部研究项目574光学精密工程第10卷图1系统结构框图Fig.1Blockdiagramforthesystemconstitution.地址信号与行加法计数器产生的行地址信号组合经过锁存形成A0-A13。波门电路采集数据完毕。波门电路立即向DSP发出中断请求,请求DSP对图像数据进行处理。3系统设计ATR算法是运动目标识别跟踪系统的关键技术之一。本系统采用经典模式
7、算法,它由四部分组成:预处理、图像分割、特征提取与选择、目标预测与跟踪(如图3)。图2波门设计电路Fig.2Wavegatecircuits.图3成像跟踪主要步骤Fig.3Mainstepsofimagetracking.3.1图像预处理g(i,j)=median[fA(i,j)],(1)A在目标图像识别中,降低噪声,提高图像的信上式中,median表示在A窗口下取中间值;A噪比是重要的。CCD获取目标图像后,就进入了fA(i,j)表示以像素(i,j)为中心的A窗口下的图像预处理阶段。预处理的目的是滤除噪声,
8、增各个灰度值。强有用信息,改善图像的质量。中值滤波平滑是3.2图像分割一种既能有效衰减噪声,又能使边缘受影响少的在这个阶段主要目的是把待识别的目标图像方法。将一个包含有奇数个像素的窗口A在图从原始图像中分离出来。图像分割是依据一定的像上依次移动,在每一个位置上对窗口内像素的阈值将目标图像从背景中分割出来的过程,它通灰度值由小到大排列,然后将位于中间的灰度值常是成像跟踪算法中必须首先解决的一个重要环作
