基于SOPC的实时目标跟踪系统设计及实现.pdf

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1、且应用技投术不基于SOPC的实时目标跟踪系统设计及实现张贺云吴黎明肖湘陈泰伟(广东工业大学信息工程学院)摘要：实时目标跟踪系统的实现是基于SystemGenerator[系统来搭建实时的目标跟踪算法，编译生成VHDL／Verilog代码，在ISE集成软件环境中进行综合、实现，设计出一种基于SOPC的实时目标跟踪系统。系统采用处理速度较快的FPGA芯片，利用数字图像处理和数字信号处理技术，实现对目标进行智能检测、提取、识别和跟踪等目的。关键字：SystemGeneratorSOPC；视频跟踪；模板匹配算法1引言效率FPGA设

2、计。2系统组成及功能视频作为一种实时传输的图像信息，它的采集和处理在现代多媒体技术中占有重要地位。数码相机、智能视频跟踪是指在不需要人为干预的情况下，可视电话、多媒体电话和电视会议等产品的核心利用计算机视觉和视频分析的方法对摄像机拍录的技术就是视频的采集及处理。视频采集及处理[1]的速图像序列进行自动分析，实现对动态场景中目标的定度、质量直接影响到产品的整体效果。视频目标实时位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断目标的行跟踪是指运用图像处理技术对视频信号进行相应处为，从而既能完成日常管理又能在异常情况发生时做理，从而对目标

3、进行自动检测、定位和跟踪等，等价出反应。智能视频跟踪系统的流程如图1所示，从监于在连续的图像帧之间创建基于位置、速度、形状、控摄像头开始，视频跟踪技术包括视频解码、图像缓纹理、色彩等有关特征的对应匹配问题。近年来，城存、图像预处理、识别腥艮踪算法、视频编码、图像处市消防安全远程监控系统、视频会议、消防通信指挥理数据保存模块、视频输出显示。中心建设等视频系统的普遍应用，特别是在高精度位置跟踪系统中，视频跟踪系统具有非常重要的作用。由于视频跟踪系统是从视频信号提取目标信息，并且给出目标的相对位置，并对其进行跟踪。随着视频跟踪技

4、术的发展，其应用越来越广泛，如军事、航空、防盗、视频会议等场合，特别是重要场合的安检系统图1系统组成框图成为新的应用领域。随着人们对系统集成度要求的不断提高，FPGA性能和集成度不断完善，用FPGA来3目标跟踪算法处理数字信号可以很好的解决数据量大、处理速度不图像目标跟踪是指对图像序列中的活动目标进匹配、可靠性低及精度小等问题，并能很好协调并行行检测、提取、识别和跟踪，获得活动目标的运动参性与顺序性的矛盾。本文利用SystemGenerator工具数、运动轨迹，从而进一步处理与分析，实现对活动建模，实现图像处理[2]、图像

5、识JJtl／．7~踪功能[3，，并自目标的行为理解，以完成更高一级的任务。目前常用动编译【5J生成VHDL／Verilog代码：它也可以通过底的目标跟踪方法有帧间差分法、光流法、人工神经网层提取，对FPGA的底层资源进行访问，从而实现高络法、粒子滤波法、飘逸跟踪法、基于频率域的方法2011年第6期自动化与信息工程25等。本文使用的方法是固定模板的模板匹配算法[6】。∑∑S(，n)XF(m，”)R(i，)了_L——霞—一(4)模板就是一幅己知的小图像，本文采用的是13×13、／(∑∑()r)、／(∑∑[()])一Ym=l=l

6、Ym=ln=l点的固定模板。模板匹配就是在一幅大图像中搜寻目计算得到的最小的位置是目标位置。标，已知该图中有要找的目标，且该目标同模板有相同的尺寸、方向和图像，通过一定的算法可以在图中4目标跟踪算法实现找到目标，确定其坐标位置，给予标记，达到跟踪的4．1视频读取目的。通常，用摄像仪和扫描仪所获得的颜色，以及计假设要在搜索区域中寻找与模板图像相关程度算机显示所用的颜色都是RGB色空间。但在RGB色最大的位置，可以通过模板匹配来计算两者的相关程空间中，颜色的属性没有独立，在进行图像处理时，度。图2是模板匹配算法的示意图。假设模

7、板(b)会造成各个属性间的串扰；在传输和处理过程中，会叠放在搜索图(a)上平移，模板覆盖下的部分记作占用大量的带宽和存储量，给图像处理带来很大的麻子图，其中f，，是这块子图的左上角像点在图中烦。YCbC~8】是世界数字组织视频标准研制过程中作的坐标。从图2中可得出f、，的取值范围：1Sf

8、240级电平。因为人眼对亮度的变化比对色度的变化更敏感，所以减少带宽引起的颜色损失很小，人眼几乎无法察觉。因此，不必用与Y一样的速率来传输fa)搜索区域(b)横板Cb和Cr信息，从而减少了存储量和带宽。图2模板匹配示意图YCbCr与RGB转换的公式(RGB取值范围均为面公式：f⋯Y]I⋯161．1[．6