基于FPGA的Mean Shift跟踪算法实现.pdf

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1、第31卷第9期计算机应用与软件Vo1．31No．92014年9月ComputerApplicationsandSoftwareSep．2014基于FPGA的M．eanShift跟踪算法实现周丹柴志雷马骏(江南大学物联网工程学院江苏无锡214122)摘要实际应用中对目标跟踪的实时性要求越来越高。针对这个问题，设计并实现一种基于FPGA的MeanShift跟踪系统。针对FPGA硬件平台的浮点运算复杂度高的特点，对核函数和权重计算进行优化，使用定点运算替代浮点运算。在处理同样分辨率的视频／图像数据时，与通用CPUE7400相比，该系统可使得性能有很大的提升。采用此方法大大提高了MeanShift

2、跟踪算法的计算速度，满足实时性的要求。关键词FPGAMeanShift算法目标跟踪计算实时性中图分类号TP391文献标识码ADOI：10．3969／j．issn．1000~86x．2014．09．010IMPLEMENTATIoNoFMEANSHIFTTRACⅪNGALGoRITHMBASEDoNFPGAZhouDanChaiZhileiMaJun(ShoolofInternetofThingsEngineering，liangnanUniversity，Wuxi214122，Jiangsu，China)AbstractThereal-timerequirementfortargettra

3、ckingisgettingincreasinglyhigherinpracticalapplication．Aimingatthisissue，wedesignandrealiseanFPGA—basedMeanShifttrackingsystem．ConsideringthecharacteristicoftheFPGAhardplatforminhighcomplexityoffloatingpointoperations，weoptimisethekernelfunctionandweightcomputationandusesfixed—pointoperationsinste

4、adoffloating—pointoperations．ComparedwithCPUE7400，theperformanceofthissystemcanbegreatlyimprovedwhenprocessingthevideoorimagedatawithsameresolution．TheuseofthismethodgreatlyimprovesthecomputationalspeedofMeanShifttrackingalgorithmandmeetstherea1．timerequirements．KeywordsFPGAMeanShiftalgorithmObjec

5、ttrackingRealtimecalculation近年来，FPGA器件以其可编程特性、细粒度并行能力、丰0引言富的计算资源、灵活的算法适应性、低硬件代价和高性能功耗比成为理想的可编程系统平台。本文对MeanShift跟踪算法中的MeanShift是1975年由Fukunaga提出的一种基于密度梯核函数和权重计算进行优化使其适用于硬件，在FPGA上实现度的无参数估计方法，1995年Cheng将它引入计算机视觉领优化后的MeanShift跟踪算法。t域。目前针对MeanShift跟踪算法的研究多数集中在提高算法的跟踪效果。针对MeanShift算法在目标尺寸变化时不能很好1MeanShi

6、ft跟踪算法原理及算法优化地跟踪，白向峰对MeanShift算法核窗宽(即跟踪窗口尺寸)的选取提出了改进。安国成提出一种基于直方图交集思想的新型颜色分量加权方法来提高目标的跟踪精度。陈爱华1．1算法原理提出用新的概率密度向量代替以亮度为特征建立概率密度向量MeanShift跟踪算法的基本实现方法为：来提高跟踪效果。上述研究在一定程度上提升了MeanShift跟首先对特征点进行权值计算，对不同位置的特征点赋予不踪算法的性能，但同时也增加了计算复杂度，使得更难以应用于同的权值，离圆心较近的特征点赋予较高的权值，并且按特征点实时性要求较高的场合。的灰度值分类，将属于同一类的特征点的权值累加完成直

7、方图随着视觉物联网的发展，视觉处理算法将会越来越多地用统计。之后对目标区域和候选区域的特征进行相关运算，计算在嵌入式系统中。计算实时性成为制约MeanShift算法能否实得出目标的新的圆心位置，并计算迭代是否满足迭代终止条件，用的主要因素。因此，如何提高算法的计算速度成为研究热点。如果满足条件则将新的圆心位置输出，如果不满足迭代终止条K．Numiaro。。研究了粒子滤波器和MeanShift方法相结合的情件，则更改候选区