劉穎彬

摘 要本文提出了基于高速乒乓緩存的實時目標跟蹤系統(tǒng)。該跟蹤系統(tǒng)硬件平臺的核心由高速DSP和FPGA構成乒乓緩存結構，在該硬件平臺上加入基于kalman濾波的形心跟蹤算法結合DSP編程的優(yōu)化設計，完成對移動目標的跟蹤。通過一系列的實驗驗證了本文提出的高速乒乓緩存的實時跟蹤系統(tǒng)在目標的跟蹤中具有一定的實時性和穩(wěn)定性。

【關鍵詞】乒乓緩存 Kalman濾波 形心跟蹤

1 引言

隨著光電設備在各領域的運用，對目標檢測和識別的任務的需求越來越多。近些年來，對目標進行穩(wěn)定和實時的跟蹤成為研究的重點。本文系統(tǒng)是基于高速乒乓緩存的硬件平臺，該乒乓緩存構架廣泛運用于數(shù)據(jù)量大且對實時性要求高的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中，它能夠較快較合理的完成數(shù)據(jù)的轉存和搬運工作，結合基于kalman濾波的形心跟蹤算法，完成目標的跟蹤設計。

2 系統(tǒng)的硬件設計

對于一個視頻流的處理平臺需要有輸入、輸出以及中間過程處理三部分組成，由于本文這里需要進行大數(shù)據(jù)量的數(shù)字圖像處理，采用乒乓緩存結構，系統(tǒng)結構如圖1所示：整個構架可以很好的解決大數(shù)據(jù)量的緩存處理，適合對實時性要求較高的目標跟蹤系統(tǒng)。

3.3 算法實現(xiàn)

本文軟件算法實現(xiàn)過程首先通過坐標的移動圈定第一幀目標的區(qū)域，然后在該區(qū)域中采用上述的形心跟蹤算法確定目標的坐標，采用Kalman濾波預測下一幀目標可能的坐標位置，在該位置的一定范圍內再采用上述形心跟蹤算法求取該幀的形心坐標，即為目標的位置，以此類推，完成整個實時跟蹤算法。通過Kalman濾波對移動目標位置的預測和形心的求取算法，可以比較好的保持跟蹤的穩(wěn)定性，很好的完成了實時跟蹤的目的。

4 實驗驗證

通過一系列的實驗驗證本文跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性。下圖驗證實驗采用兩個不同場景圖，視頻尺寸是728×576，幀頻為50HZ，場景1為對亮點目標的跟蹤效果圖，場景2為對目標（手）系列跟蹤效果圖，從這些對比可以看出本文的跟蹤系統(tǒng)能夠很好的完成對動目標的跟蹤，具有一定得穩(wěn)定性，同時通過DSP調用計數(shù)器記錄整個處理時間小于20ms滿足系統(tǒng)的實時性的要求，如圖2。

5 結論

本文利用高速乒乓緩存的硬件平臺，結合Kalman濾波和形心跟蹤算法構建了目標的實時跟蹤系統(tǒng)，通過實驗驗證了系統(tǒng)目標跟蹤的穩(wěn)定性和實時性，并且這一系統(tǒng)也在產(chǎn)品中得到運用。

參考文獻

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作者單位

華中光電技術研究所-武漢光電國家實驗室 湖北省武漢市 430073