基于KLT算法的运动跟踪芯片的设计和实现

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1、上海交通大学硕士学位论文基于KLT算法的运动跟踪芯片的设计和实现姓名：邵俊红申请学位级别：硕士专业：软件工程（集成电路）指导教师：祝永新20080101上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFAMOTIONTRACKERBASEDONKLTALGORITHMABSTRACTMotiontrackingplaysanimportantroleincomputervision,itisappliedtothedefense,surveillancesa

2、ndtrafficsmanagement.Butitneedssignificantlycomputationcost,therefore,itisverymeanfultodesignandimplementahighperformancehardwaremotiontrackerfacilitatingthehardwarecharacteristicsofhighlyparallel,pipelineandhighlydatathroughtouts.Thedesignfocusesonther

3、eallyapplicationonmotiondetectionandtracking.Firstly,thechipfunctionsandarchitecturearegainedthroughanalyzingtheworkingprocessinreality.Aftersimulationbyhighlanguage,detailesthealgorithmsandlogicdesigns.Lastly,basedonAlteraDE2multimediadevelopmentkit,th

4、esimulationsandverificationsareperformed.Keywords:motiondetection,motiontracking,featurecorner,gaussianfilter，slidingwindow第II页上海交通大学工程硕士学位论文第65页上海交通大学工程硕士学位论文第66页上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论第一章绪论运动跟踪一直是计算机视觉领域中最热门的研究课题之一。近几年，随着计算机技术的不断发展，计算能力得到了极大的提高，运动跟踪技术也得到了

5、长足的发展，并开始走向实际应用。1.1研究的背景和意义运动跟踪，就是指对图像序列中的运动目标进行检测，提取、识别和跟踪，获得运动目标的运动参数，如位置、速度、加速度等，以及运动轨迹，从而进行进一步处[1]理与分析，实现对运动目标的行为理解，以完成更高一级的任务。运动跟踪技术应用非常广泛。比如，在视频压缩中，需要通过运动跟踪进一步减少数据冗余，提高压缩比；在图像重构时，需要应用运动跟踪技术进行特征匹配，实现图像融合；在虚拟现实技术中，运动跟踪技术用于实现人机接口。运动跟踪技术也广泛应用于国防军事、安防监

6、控、交通管理等领域。在国防军事方面，比如导弹对空中或地面目标的精确识别和跟踪，是在现代战争中实施精确打击的很重要的手段。1997年，在美国国防部高级研究项目署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency,DARPA）牵头下，卡内基梅隆大学和麻省理工大学建立了VSAM系统（Visual[2]SurveillanceandMonitoring），该系统用于战场实时监控。在安防监控方面，具有一定智能性的视频运动跟踪技术也逐渐应用于小区、停车场、银行、机场、港口、[3]物资仓库

7、等重要场合的监控。Soheil等设计了一种具有跟踪功能的摄像机IQeye，用于安防监控。在交通管理方面，运动跟踪技术可应用到交通流量检测、车辆异常行为检测等方面。Coifman等建立了VIPS（VideoImageProcessingSystem）交通监[4]控系统，用于交通流量和车型检测。通过对车辆跟踪，记录其行进的轨迹，对交通事故的预防和事后处理有重要意义。运动跟踪在计算机视觉研究领域占有重要地位，但其运算量大，数据吞吐率要求高。虽然现在的个人计算机计算能力很强，但其脆弱的结构设计限制了其在室外恶

8、劣环境下的应用。能够适应恶劣环境的嵌入式系统中，数字信号处理器运算能力很强，能满足很多应用的要求，但由于其有限的并行运算能力和固定结构的约束，在实现复杂算法时也难以达到实时运算的要求。和数字信号处理器相比，专用集成电路和可编第1页上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论程逻辑器件具有更高、更有效的并行处理能力，可以实现复杂的计算，同时具有很高数据吞吐率。因此，根据算法的复杂性，使用合适的硬件实现所需功能，可以发挥硬件并行计算、流水操作和高数据吞吐率的特点，