基于双核机制的机载实时图像跟踪系统设计与实现

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1、工程硕士学位论文基于双核机制的机载实时图像跟踪系统设计与实现作者姓名谭栋梁工程领域控制工程校内指导教师裴海龙教授校外指导教师张宇高级工程师所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2015年12月DesignandImplementationofAirborneReal-TimeImageTrackingSystemBasedonDual-CoreMechanismADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：：：TanDongliangSupervisor：：：P

2、rof.PeiHailongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China：１０５６１分类号：ＴＰ２７７学校代号学号：２０１３２１０１巧８２华南理工大学硕：ｔ学位论女基于双核机制的机载实时图像跟踪系统设计与实现作者姓名：谭栋梁指导教师姓名、职称：裴海龙教授张宇离级工程师申请学位级别：工程硕古工程领域名称：控制工程论文形式■＞／：□产品研发□工程没计应用研究□工程／项目管理□调研报告研巧方向：嵌入式系统技术论文提交日期！２０

3、１５年１２月３１日论文答辩日期；２０１６年３月２５日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：摘要本文立足于广东省科技厅消防无人机低空灾难监测监控项目要求，搭建了一套机载实时图像跟踪系统。该系统主要包括地面控制站部分、系统通讯部分、机载云台控制部分与图像识别部分，其中图像识别与云台控制是整个系统的核心。主要通过TI双核机制，以DSP作为算法服务器来提高整个系统的数值处理能力，最终系统实现了实时数据处理与目标跟踪。系统主要分为两大部分，地面控制软件部分与机载软件部分。地面站部分是人机交

4、互入口，采用GTK编写，完成控制指令的收发与视频的实时显示。其中指令的交互主要利用UDP技术，并为此设计了一套基于应用层的数据通信协议，是空地软件信息编解码的依据。而视频的实时显示则采用开源播放器VLC与网络摄像头提供的实时视频流完成。机载软件部分是本文重点，是系统数据处理中心，主要包括图像识别与云台控制。该部分核心在于TI多媒体处理器DM3730DSP核与ARM核的协同工作，通过利用DSP强大的数值运算能力与双核的并行工作来大幅提高系统的实时性能。其中ARM核主要负责I/O事件处理，包括控制信号的编解码、视频采集、云台

5、控制与DSP运行控制，主要通过多线程技术实现。其中视频采集利用V4L2技术，云台控制采用ONVIF协议与PID控制理论完成，DSP运行控制则通过TI核间底层驱动软件DSPLink完成。另外DSP核是图像算法的运行平台，与ARM核构成C/S服务结构，其中DSP为图像算法服务器，ARM核为算法消费客服端，通过远程调用方式完成算法调用，实现利用了TICodecEngine软件框架完成核间通信与数据共享。本文图像识别算法采用经典的camshift算法，利用TIDSP算法标准xDAIS编程实现，实际DSP运行实时性高、识别效果优良

6、。最后本文对整个机载系统进行了联调测试，主要分析了系统的抗干扰性与速度跟踪能力，实验表明本系统高效、实时、友好。在输入为320*240视频帧时，其处理能力达到了21.6fps。关键词：图像跟踪；双核开发；CodecEngine；CamshiftIAbstractBasedontheprojectofGuangdongProvincialDepartmentofScienceandTechnology,whichfocusesonthemonitoringandcontrollingfiredisasterUAV(Unma

7、nnedAerialVehicle)atlowaltitude,thispaperbuiltasetofairbornereal-timeimagetrackingsystem.Thesystemmajorcomponentconsistsoffoursection:groundstationsection、systemcommunicationsection、airbornePTZcontrolsectionandimagerecognitionsection,wheretheimagerecognitionandPT

8、Zcontrolarethecoreparts.Thesystem,ultimately,realizesthefunctionofreal-timedataprocessingandtargettrackingbyusingTIdual-coremechanism、thenumericalprocessingcap