一种嵌入式跟踪器及应用于嵌入式跟踪器的目标跟踪方法技术

本发明专利技术提供了一种嵌入式跟踪器及应用于嵌入式跟踪器的目标跟踪方法，本发明专利技术中通过以FPGA芯片和DSP芯片为主要芯片的嵌入式跟踪器就能够实现可靠稳定的目标跟踪，嵌入式跟踪器能很好的应用于需要小型化嵌入式跟踪的设备平台中。解决了现有技术中在如无人机、机器人、精确制导等平台，无法直接应用计算机上能实现的跟踪软件或算法的问题。该发明专利技术提供的嵌入式跟踪器在实际工程项目中有很好的应用，实现了对特定目标的实时跟踪，并将跟踪结果输出到显示设备，还能计算出所跟踪目标的脱靶量。本实施例中的嵌入式跟踪器小巧实用，具有很大的创新性，具有良好的实时处理能力，有着广阔的应用市场和研究价值。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式跟踪器及应用于嵌入式跟踪器的目标跟踪方法
本专利技术涉及计算机视觉在嵌入式平台中应用的
，更具体的说，涉及一种嵌入式跟踪器及应用于嵌入式跟踪器的目标跟踪方法。
技术介绍
目标跟踪是一种针对摄像机所获取的图像序列进行目标连续定位的技术，目标跟踪技术已在军事制导、视觉导航、安全监控等方面广泛应用。利用较大资源的计算机能有效地实现鲁棒高精度的目标跟踪任务，但将计算机上能实现的跟踪软件或算法移植嵌入到其他小型化平台中时，技术难度大，安装方法复杂，甚至难以实现。进而需要体积小、重量轻、低功耗的嵌入式跟踪器来实现目标跟踪，这在无人机、机器人、精确制导等小型化平台中会广泛使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种嵌入式跟踪器及应用于嵌入式跟踪器的目标跟踪方法，以解决在如小型无人机、机器人、精确制导等平台，如果将计算机上能实现的跟踪软件或算法嵌入或移植到设备中，技术难度大，安装方法复杂，甚至难以实现的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种嵌入式跟踪器，包括：现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片和数字信号处理DSP芯片；所述FPGA芯片，用于实时接收外部相机通过数字视频解码器输出的待跟踪的视频图像，从所述视频图像中确定出所要进行跟踪的目标所在的图像区域、将所述图像区域发送至所述DSP芯片、以及接收所述DSP芯片发送的目标的位置脱靶量和跟踪状态结果，根据所述目标的位置脱靶量，确定出用于跟踪所述目标的目标跟踪框的位置，将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上，并输出至显示器进行显示；其中，所述图像区域为以用户进行目标跟踪时点击的目标所在初始图像上的位置点为中心、且图像大小大于跟踪算法中所定义的目标模板的图像大小的矩形图像；所述DSP芯片，用于接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果，并将所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果发送至所述FPGA芯片。优选地，所述FPGA芯片用于将所述图像区域发送至所述DSP芯片时，具体用于：从所述图像区域中提取出用于为目标跟踪提供数据的图像信息分量；将所述图像信息分量通过中断的控制方式发送至所述DSP芯片；相应的，所述DSP芯片，用于接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果时，具体用于：接收所述图像信息分量，根据所述目标模板，确定所述图像信息分量中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果。优选地，所述DSP芯片用于根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果时，具体用于：将所述图像区域分割为多个与所述目标模板大小相同的目标子图像；计算每个所述目标子图像与所述目标模板的相关度；确定计算得到的相关度中数值最大的相关度；当所述确定出的数值最大的相关度大于预设数值时，确定所述跟踪状态结果为跟踪；当所述确定出的数值最大的相关度不大于预设数值时，确定所述跟踪状态结果为丢失；计算确定出的数值最大的相关度对应的所述目标子图像的中心在所述图像区域中的坐标值；根据所述坐标值以及所述目标跟踪框的属性信息，计算得到所述目标跟踪框的左上角坐标值和右下角坐标值；其中，所述左上角坐标值和右下角坐标值是以待跟踪的视频图像所在的坐标系下的坐标值；将所述左上角坐标值和所述右下角坐标值作为所述位置脱靶量。优选地，所述FPGA芯片用于将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上时，具体用于：将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过字符叠加的方式显示在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上；将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果的像素值与所述待跟踪视频帧的后一帧图像的像素值设置为不同，以使所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果的视觉效果与所述待跟踪视频帧的后一帧图像中除所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果以外的区域的视觉效果不同。优选地，所述DSP芯片用于将所述左上角坐标值和所述右下角坐标值作为所述位置脱靶量后，还用于：将确定出的数值最大的相关度对应的所述目标子图像的中心的坐标位置发送给所述FPGA芯片，以使所述FPGA芯片根据所述坐标位置确定所述待跟踪视频帧的后一帧图像的图像区域。优选地，所述FPGA芯片用于将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上，并输出至显示器进行显示后，还用于：将所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果发送至上位机，以使所述上位机记录所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态。优选地，所述DSP芯片用于接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果后，还用于：根据从上位机接收的外部相机的空间角度信息以及所述目标的位置脱靶量，确定用于使得所述外部相机对所述目标进行跟踪的相机方位控制信息；将所述相机方位控制信息发送至所述FPGA芯片，以使所述FPGA芯片将所述相机方位控制信息通过微控制器发送至外部伺服控制系统。一种应用于嵌入式跟踪器的目标跟踪方法，包括：FPGA芯片实时接收外部相机通过数字视频解码器输出的待跟踪的视频图像；所述FPGA芯片从所述视频图像中确定出所要进行跟踪的目标所在的图像区域、将所述图像区域发送至DSP芯片；其中，所述图像区域为以用户进行目标跟踪时点击的目标所在初始图像上的位置点为中心、且图像大小大于跟踪算法中所定义的目标模板的图像大小的矩形图像；所述DSP芯片根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果，并将所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果发送至所述FPGA芯片；所述FPGA芯片根据所述目标的位置脱靶量，确定出用于跟踪所述目标的目标跟踪框的位置；所述FPGA芯片将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上，并输出至显示器进行显示。优选地，所述FPGA芯片将所述图像区域发送至所述DSP芯片，包括：从所述图像区域中提取出用于为目标跟踪提供数据的图像信息分量；将所述图像信息分量通过中断的控制方式发送至所述DSP芯片；相应的，所述DSP芯片接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果，包括：接收所述图像信息分量，根据所述目标模板，确定所述图像信息分量中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果。优选地，所述DSP芯片根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果，包括：将所述图像区域分割为多个与所述目标模板大小相同的目标子图像；计算每个所述目标子图像与所述目标模板的相关度；确定计算得到的相关度中数值最大的相关度；当所述确定出的数值最大的相关度大于预设数值时，确定所述跟踪状态结果为跟踪；当所述确定出的数值最大的相关度不大于预设数值时，确定所述跟踪状态结果为丢失；计算确定出的数值最大的相关度对应的所述目标子图像的中心在所述图像区域中的坐标值；根据所述坐标值以及所述目标跟踪框的属性信息，计算得到所述目标跟踪框的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式跟踪器，其特征在于，包括：现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片和数字信号处理DSP芯片；所述FPGA芯片，用于实时接收外部相机通过数字视频解码器输出的待跟踪的视频图像，从所述视频图像中确定出所要进行跟踪的目标所在的图像区域、将所述图像区域发送至所述DSP芯片、以及接收所述DSP芯片发送的目标的位置脱靶量和跟踪状态结果，根据所述目标的位置脱靶量，确定出用于跟踪所述目标的目标跟踪框的位置，将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上，并输出至显示器进行显示；其中，所述图像区域为以用户进行目标跟踪时点击的目标所在初始图像上的位置点为中心、且图像大小大于跟踪算法中所定义的目标模板的图像大小的矩形图像；所述DSP芯片，用于接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果，并将所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果发送至所述FPGA芯片。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式跟踪器，其特征在于，包括：现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片和数字信号处理DSP芯片；所述FPGA芯片，用于实时接收外部相机通过数字视频解码器输出的待跟踪的视频图像，从所述视频图像中确定出所要进行跟踪的目标所在的图像区域、将所述图像区域发送至所述DSP芯片、以及接收所述DSP芯片发送的目标的位置脱靶量和跟踪状态结果，根据所述目标的位置脱靶量，确定出用于跟踪所述目标的目标跟踪框的位置，将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上，并输出至显示器进行显示；其中，所述图像区域为以用户进行目标跟踪时点击的目标所在初始图像上的位置点为中心、且图像大小大于跟踪算法中所定义的目标模板的图像大小的矩形图像；所述DSP芯片，用于接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果，并将所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果发送至所述FPGA芯片。2.根据权利要求1所述的嵌入式跟踪器，其特征在于，所述FPGA芯片用于将所述图像区域发送至所述DSP芯片时，具体用于：从所述图像区域中提取出用于为目标跟踪提供数据的图像信息分量；将所述图像信息分量通过中断的控制方式发送至所述DSP芯片；相应的，所述DSP芯片，用于接收所述图像区域，根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果时，具体用于：接收所述图像信息分量，根据所述目标模板，确定所述图像信息分量中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果。3.根据权利要求1所述的嵌入式跟踪器，其特征在于，所述DSP芯片用于根据所述目标模板，确定所述图像区域中所述目标的位置脱靶量以及跟踪状态结果时，具体用于：将所述图像区域分割为多个与所述目标模板大小相同的目标子图像；计算每个所述目标子图像与所述目标模板的相关度；确定计算得到的相关度中数值最大的相关度；当所述确定出的数值最大的相关度大于预设数值时，确定所述跟踪状态结果为跟踪；当所述确定出的数值最大的相关度不大于预设数值时，确定所述跟踪状态结果为丢失；计算确定出的数值最大的相关度对应的所述目标子图像的中心在所述图像区域中的坐标值；根据所述坐标值以及所述目标跟踪框的属性信息，计算得到所述目标跟踪框的左上角坐标值和右下角坐标值；其中，所述左上角坐标值和右下角坐标值是以待跟踪的视频图像所在的坐标系下的坐标值；将所述左上角坐标值和所述右下角坐标值作为所述位置脱靶量。4.根据权利要求1所述的嵌入式跟踪器，其特征在于，所述FPGA芯片用于将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过叠加字符的方式叠加在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上时，具体用于：将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果通过字符叠加的方式显示在所述待跟踪视频帧的后一帧图像上；将所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果的像素值与所述待跟踪视频帧的后一帧图像的像素值设置为不同，以使所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果的视觉效果与所述待跟踪视频帧的后一帧图像中除所述目标的位置脱靶量、所述目标跟踪框以及跟踪状态结果以外的区域的视觉效果不同。5.根据权利要求3所述的嵌入式跟踪器，其特征在于，所述DSP芯片用于将所述左上角坐标值和所述右下角坐标值作为所述位置脱靶量后，还用于：将确定出的数值最大的相关度对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明，李召峰，郝志成，孙得耀，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22