一种视频跟踪系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种视频跟踪系统，图像输入支路接收图像采集设备采集的图像信号并发送至FPGA，FPGA将图像信号处理后发送储存单元储存为缓存图像；FPGA调取缓存图像并对缓存图像中的光斑进行检测后对光斑定位；FPGA根据光斑定位结果得出方位和俯仰调整数据，并将方位和俯仰调整数据通过串口通信支路发送至方位俯仰调整机构，方位俯仰调整机构根据方位和俯仰调整数据对图像采集设备的方位和俯仰调整使得图像采集设备持续捕捉光斑。本发明专利技术还公开了一种视频跟踪方法。本发明专利技术一旦检测到反射光斑后，视频跟踪系统发送指令控制转台停止转动，之后计算反射光斑位置，输出方位、俯仰调整参数至转台，最终使反射光斑位于图像正中心。

A video tracking system and method

【技术实现步骤摘要】
一种视频跟踪系统及方法
本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种视频跟踪系统及方法。
技术介绍
跟踪可简单地定义为估计物体围绕一个场景运动时在图像平面中轨迹，即一个跟踪系统给同一个视频中不同帧的跟踪目标分配相一致的标签。跟踪技术一直是计算机视觉研究领域中的热点之一，其在军事侦察、精确制导、火力打击、战场评估以及安防监控等诸多方面均有广泛的应用前景。目标跟踪技术一直是计算机视觉研究领域中的热点之一，其在军事侦察、精确制导、火力打击、战场评估以及安防监控等诸多方面均有广泛的应用前景。目标的不定向运动改变了目标和场景的外观模式、非刚性目标结构、目标间及目标与场景间的遮挡、摄像机的运动等情况使目标跟踪任务变得更加困难。跟踪常应用于那些需要了解目标每帧的位置及形状的应用环境中，并常用假设来约束特定应用环境中的跟踪问题。跟踪可简单地定义为估计物体围绕一个场景运动时在图像平面中轨迹，即一个跟踪系统给同一个视频中不同帧的跟踪目标分配相一致的标签。目标跟踪是一个颇具挑战性的问题。在计算机视觉领域目标跟踪是一项重要工作。随着高性能计算机的增多，物美价廉摄影机的普及，对自动视频分析与日俱增的需求引起人们对目标跟踪算法浓厚兴趣。现有技术中的视频跟踪手段普遍存在系统架构复杂且不稳定，计算量较大等问题，不适合于快速准确的对光斑目标进行定位和追踪。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中的视频跟踪手段普遍存在系统架构复杂且不稳定，计算量较大等问题，不适合于快速准确的对光斑目标进行定位和追踪，目的在于提供一种视频跟踪系统及方法，解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种视频跟踪系统，包括FPGA、储存单元、图像输入支路和串口通信支路；所述图像输入支路接收图像采集设备采集的图像信号并发送至FPGA，FPGA将图像信号处理后发送储存单元储存为缓存图像；所述FPGA调取缓存图像并对缓存图像中的光斑进行检测后对光斑定位；所述FPGA根据光斑定位结果得出方位和俯仰调整数据，并将方位和俯仰调整数据通过串口通信支路发送至方位俯仰调整机构，所述方位俯仰调整机构根据方位和俯仰调整数据对图像采集设备的方位和俯仰调整使得图像采集设备持续捕捉光斑。本专利技术应用时，采用FPGA作为控制芯片，并对缓存图像内的光斑进行检测和定位，定位结果送达方位俯仰调整机构，通过方位俯仰调整机构对光斑进行追踪，从而实现对图像采集设备持续捕捉光斑。本专利技术的视频跟踪系统安装于激光转台上，激光转台以一定的角速度进行圆周扫描，当检测到目标时，会有反射光斑出现在图像输入中，视频跟踪系统需实时进行检测反射光斑；一旦检测到反射光斑后，视频跟踪系统发送指令控制转台停止转动，之后计算反射光斑位置，输出方位、俯仰调整参数至转台，最终使反射光斑位于图像正中心。进一步的，还包括PAL输出支路；所述FPGA调取缓存图像并对缓存图像进行采样；所述FPGA将光斑检测结果叠加进采样后的缓存图像并将叠加后的图像发送至PAL输出支路；所述PAL输出支路将叠加后的图像编码处理后进行模拟视频输出。本专利技术应用时，由于本专利技术主要用于对空中目标的尾焰进行追踪，如导弹和喷气式飞行器，所以还需要将追踪图像送交指挥系统如指挥塔台等系统供指挥人员参考，所以本专利技术将光斑检测结果叠加进采样后的缓存图像并将叠加后的图像发送至PAL输出支路，PAL输出支路将叠加后的图像编码处理后进行模拟视频输出，叠加后的图像可以使得指挥系统的人员可以快速准确的分辨出尾焰并作出指挥判断。进一步的，还包括多个晶振单元；所述多个晶振单元输出的时钟信号分别接入FPGA的不同BANK，并作为FPGA的系统工作时钟。本专利技术应用时，多个晶振单元输出的时钟信号提供给FPGA作为系统工作时钟，确保输入系统时钟不在同一个BANK，以便于可以使用FPGA内部多个PLL资源；从而提高FPGA的响应速度，Cameralink输入时钟是图像输入支路的输入时钟，Cameralink输入时钟需连接至FPGA的全局时钟引脚，并与Cameralink信号处于FPGA的同一个BANK内，以减少时钟延迟和跨BANK所带来的相位抖动问题。进一步的，所述FPGA包括n*n的寄存器和多个FIFO缓存器，且n根据光斑尺寸得出；每个FIFO缓存器读取缓存图像中的一行像素，并先入先出的储存入寄存器内；所述FPGA从寄存器中得出每一帧缓存图像中所有n*n窗口灰度值，并以灰度值最大的窗口作为光斑位置。本专利技术应用时，为了提高系统的响应速度，需要极大的减小光斑检测的运算量，本专利技术通过n*n的寄存器和多个FIFO缓存器实现计算量的减小，n根据光斑尺寸得出，也就是需要假定光斑的大小，如果光斑大小为n*n则寄存器选用n*n，也就是说一个寄存器内能完整存储一个图像中的光斑；这里的缓存图像一般为灰度图像，通过对n*n窗口内灰度值进行计算就可以判断这个窗口是否为光斑，由于采用了FIFO缓存器，对于一帧完整的图像来说，一个FIFO缓存器存储了完整的一行像素，这个像素先入先出的读入寄存器内，所以每次寄存器内存储的数据变化时对灰度值的重新计算不需要对整个寄存器再重新读取，而是从FIFO缓存器输出的数据、寄存器抛弃的数据和变化之前的数据进行叠加就可以得出新的灰度值，这种方式极大的减小的运算量，当n为5时，对寄存器内的数据重新计算需要进行至少24次求和，而通过本专利技术的方法，计算过程可以缩短到10次以内，所以本专利技术的响应时间可以缩短至少50％。进一步的，所述FPGA将灰度值最大的窗口的中心坐标根据下式进行角度换算：X＝XPmax*1°/G；Y＝YPmax*1°/H；式中X为换算后的光斑X方向中心角度；Y为换算后的光斑Y方向中心角度；XPmax为灰度值最大的窗口中心X方向直角坐标；YPmax为灰度值最大的窗口中心Y方向直角坐标；G为图像X方向像素数量；H为图像Y方向像素数量。本专利技术应用时，为了方便对角度调整，将中心坐标进行了换算，不同于其他的视频追踪技术，本专利技术中追踪对象为飞行器尾焰，飞行器飞行的高度较高，所以可以通过角度关系进行调整，将像素坐标换算为角度坐标就可以知道下一步需要将转台调整多少角度，从而进一步的提高追踪效率。一种视频跟踪方法，包括：接收图像信号处理后储存为缓存图像；调取缓存图像并对缓存图像中的光斑进行检测后对光斑定位；根据光斑定位结果得出方位和俯仰调整数据，并将方位和俯仰调整数据通过串口通信支路发送至方位俯仰调整机构；所述方位俯仰调整机构根据方位和俯仰调整数据对图像采集设备的方位和俯仰调整使得图像采集设备持续捕捉光斑。本专利技术应用时，采用FPGA作为控制芯片，并对缓存图像内的光斑进行检测和定位，定位结果送达方位俯仰调整机构，通过方位俯仰调整机构对光斑进行追踪，从而实现对图像采集设备持续捕捉光斑。本专利技术的视频跟踪系统安装于激光转台上，激光转台以一定的角速度进行圆周扫描，当检测到目标时，会有反射光斑出现在图像输入中，视频跟踪系统需实时进行检测反射光斑；一旦检测到反射光斑后，视频跟踪系统发送指令控制转台停止转动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视频跟踪系统，其特征在于，包括FPGA、储存单元、图像输入支路和串口通信支路；/n所述图像输入支路接收图像采集设备采集的图像信号并发送至FPGA，FPGA将图像信号处理后发送储存单元储存为缓存图像；/n所述FPGA调取缓存图像并对缓存图像中的光斑进行检测后对光斑定位；/n所述FPGA根据光斑定位结果得出方位和俯仰调整数据，并将方位和俯仰调整数据通过串口通信支路发送至方位俯仰调整机构，所述方位俯仰调整机构根据方位和俯仰调整数据对图像采集设备的方位和俯仰调整使得图像采集设备持续捕捉光斑。/n

【技术特征摘要】
1.一种视频跟踪系统，其特征在于，包括FPGA、储存单元、图像输入支路和串口通信支路；
所述图像输入支路接收图像采集设备采集的图像信号并发送至FPGA，FPGA将图像信号处理后发送储存单元储存为缓存图像；
所述FPGA调取缓存图像并对缓存图像中的光斑进行检测后对光斑定位；
所述FPGA根据光斑定位结果得出方位和俯仰调整数据，并将方位和俯仰调整数据通过串口通信支路发送至方位俯仰调整机构，所述方位俯仰调整机构根据方位和俯仰调整数据对图像采集设备的方位和俯仰调整使得图像采集设备持续捕捉光斑。


2.根据权利要求1所述的一种视频跟踪系统，其特征在于，还包括PAL输出支路；
所述FPGA调取缓存图像并对缓存图像进行采样；
所述FPGA将光斑检测结果叠加进采样后的缓存图像并将叠加后的图像发送至PAL输出支路；
所述PAL输出支路将叠加后的图像编码处理后进行模拟视频输出。


3.根据权利要求1所述的一种视频跟踪系统，其特征在于，还包括多个晶振单元；
所述多个晶振单元输出的时钟信号分别接入FPGA的不同BANK，并作为FPGA的系统工作时钟。


4.根据权利要求1所述的一种视频跟踪系统，其特征在于，所述FPGA包括n*n的寄存器和多个FIFO缓存器，且n根据光斑尺寸得出；
每个FIFO缓存器读取缓存图像中的一行像素，并先入先出的储存入寄存器内；
所述FPGA从寄存器中得出每一帧缓存图像中所有n*n窗口灰度值，并以灰度值最大的窗口作为光斑位置。


5.根据权利要求4所述的一种视频跟踪系统，其特征在于，所述FPGA将灰度值最大的窗口的中心坐标根据下式进行角度换算：
X＝XPmax*1°/G；
Y＝YPmax*1°/H；
式中X为换算后的光斑X方向中心角度；Y为换算后的光斑Y方向中心角度；XPmax为灰度值最大的窗口中心X方向直角坐标；YPmax为灰度值最大的窗口中心Y方向直角坐标；G为图像X方向像素数量；H为图像Y方向像素数量。


6.一种视频跟踪方法，其特征在于，包括：
接收图像信号处理后储存为缓存图像；
调取缓存图像并对缓存图像中的光斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖红，鄢冬斌，
申请(专利权)人：四川赛狄信息技术股份公司，
类型：发明
国别省市：四川;51