集成化通用目标视频图像采集识别跟踪器制造技术

本发明专利技术涉及一种集成化通用目标视频图像采集识别跟踪器。该装置包括有由信号调理与Ａ／Ｄ变换电路、图像输入存储器、同步分离电路和视频采集控制模块组成的视频图像数字化采集电路；由数字信号处理器、程序存储器、数据与参数存储器、逻辑控制电路、时序发生电路与复位电路组成的嵌入式核心处理系统；对识别的目标进行跟踪的伺服系统；由标志叠加控制模块、视频叠加电路、跟踪结果输出及外部数据输入模块与监视器组成的图像检测结果输出显示电路；以及由二次供电电源及其监测电路组成的外围辅助电路。本发明专利技术集成化程度高，通用性强，图像处理速度快，目标跟踪实时性强，适用于民用工业、医疗行业和军事部门等多种行业和部门。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于识别图形的装置，具体地说是一种集成化通用目标视频图像采集识 别跟踪器。
技术介绍
目标识别跟踪技术主要包括目标搜索、识别与实时跟踪。采集识别跟踪器的主要功能是 将探测器采集到的模拟图像转换为数字图像信号，对图像中的目标进行自动搜索、识别并跟 踪，然后输出检测结果并显示。它在民用工业和医疗行业，尤其是军事部门等都得到广泛重 视。现有的一些目标识别跟踪装置和技术主要是针对一些特定应用领域中的特定目标背景情 况下进行的，其通用性不强，集成化程度不高。■
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种能完成图像探测信号的采集、图像处理与目标识别、控制伺 服系统的控制信号输出、目标识别合成视频信号输出等功能的集成化通用目标视频图像采集 识别跟踪器。本专利技术是这样实现的 一种集成化通用目标视频图像采集识别跟踪器，该装置包括有 由信号调理与A/D变换电路、图像输入存储器、同步分离电路和视频采集控制模块组成 视频图像数字化采集电路；所述视频采集控制模块根据所述同步分离电路送来的输入视频信号的行场信号，控制所述信号调理与A/D变换电路中的A/D变换器将模拟视频输入信号转换为数字图像流，所述图像输入存储器采用乒乓式存储结构存储数字图像信息；由数字信号处理器、程序存储器、数据与参数存储器、逻辑控制电路、时序发生电路与复位电路组成嵌入式核心处理系统；所述数字信号处理器根据程序设定或人工干预设定的目标，对所输入的数字图像中的目标进行自动搜索和识别；伺服系统，根据所述嵌入式核心处理系统的控制指令控制信号输出，对所识别的目标进 行跟踪；由标志叠加控制模块、视频叠加电路、跟踪结果输出及外部数据输入模块与监视器组成 图像检测结果输出显示电路；所述标志叠加控制模块根据所述同步分离电路送来的行场同步 信号，结合计数器定时，确定视频象素点的位置，控制所述视频叠加电路，将相应的象素点和标志叠加到视频输入信号上，叠加后的视频信号送所述监视器显示，以实时地观测到合成 目标视频输出信号；由二次供电电源及其监测电路组成外围辅助电路；二次供电电源用于为系统提供三套低 压电源；监测电路用于进行低压电源的实时监测，保证系统正常启动和运行。本专利技术中的所述逻辑控制电路、时序发生电路、复位电路、标志叠加控制模块、视频叠 加电路与跟踪结果输出及外部数据输入模块共同集成在一片FPGA芯片中，由此提高了系统 的集成化，同时也减少了系统中的芯片数量。视频图像数字化采集电路的功能，是将输入的模拟视频信号转换为数字图像流，送往数 字信号处理器DSP。这部分电路主要包括信号调理与A/D变换电路、图像输入存储器、同步 分离电路以及视频采集控制模块。信号调理与A/D变换电路包括信号调理电路和A/D变换器。 信号调理电路主要是一个前置放大器，它可对输入的视频信号进行适当放大，使视频信号的 动态范围与A/D变换器的满量程相匹配，从而减少因A/D变换器本身的噪声所导致的信号数 据有效位数的损失。视频采集控制模块根据同步分离电路送来的输入视频信号的行场信号，控制A/D变换器 的工作状态，并提供A/D芯片的主时钟来完成A/D变换器对模拟视频信号的转换。与此同时， 视频采集控制模块产生图像输入存储器的地址以及读写、片选等逻辑控制信号，将采集的数 字图像灰度值写入相应位置的存储空间。嵌入式核心处理系统的设计是本专利技术视频图像采集识别跟踪器设计的关键，要求不仅具 有较强的数据吞吐能力，而且还应具有速度快、精度高、可靠性好、功能强等特点。根据这 些要求，本专利技术选取工业级的TMS320C6418数据处理芯片作为嵌入式核心处理系统中的数 字信号处理器DSP。嵌入式核心处理系统能实现高指令级并行处理效率，可实现数据的快速处理。灵活的寻 址方式和通信机制，能满足高速大容量的程序扩展和数据存储。数据与参数存储器选用高速 大容量的SDRAM芯片(MT48LC4M32)，用于存储中间处理结果和图像数据。根据程序及 所需存储的参数的大小，选用相应型号的FLASH MEMORY芯片作为程序存储器，存放嵌入 式核心处理系统的工作程序。在系统上电或系统复位后，根据数字信号处理器DSP的复位引 导程序，将程序存储器中的执行程序自动引导至数字信号处理器DSP的内部存储器中。时序发生电路的功能是产生系统所需的各种时钟，包括DSP处理器时钟、A/D转换主 时钟等。时序发生电路中的时序发生器采用FPGA技术实现，所有时钟信号都从一个晶体振荡器产生的振荡时钟信号分频得到，这样就避免了不同时钟信号之间由于差频而引起的相互 干扰，从而使系统能更好地同步工作。逻辑控制电路的功能是产生系统中各芯片的读/写信号、输出使能以及片选等逻辑控制信 号，并对数字信号处理器DSP的地址线和读写控制线进行译码，以产生各存储区所需的各种 控制信号。考虑到数字信号处理器DSP的读写速度和电路板的体积，逻辑控制电路也在FPGA 芯片上实现，这样还可减少系统中的芯片设置数量。复位电路完成系统的上电复位、手动复位以及看门狗复位等复位信号的逻辑组合和信号 调理，产生统一复位信号，以保证整个系统的各部分的可靠复位启动。其中的看门狗复位电 路的设置，主要是为了预防程序跑飞或者系统死机。本专利技术视频图像采集识别跟踪器的监视器所输入的视频信号不只是原始输入的探测器送 来的视频信号，而是叠加了本专利技术视频图像采集识别跟踪器处理图像后得到的带有各种参数标志的视频信号。标志叠加的所有逻辑操作均由标志叠加控制模块来完成标志叠加控制模块利用内部RAM扩展一部分存储单元到数字信号处理器DSP的外部存储器接口，这样就可 以接收到数字信号处理器DSP处理图像后的各种参数，从而确定各种参数在叠加后的视频图 像中的位置或者具体数据，并将其传送给标志叠加控制模块；FPGA芯片中的标志叠加控制 模块根据同步分离电路送来的行场同步信号，结合内部定义的计数器定时，以确定相应的视 频象素点的位置，控制视频叠加电路将相应的象素点和标志叠加到探测器输送的原始视频信 号上，叠加完成后的视频信号送往监视器进行显示，从而可以实时地观测到本专利技术视频图像 采集识别跟踪器的各种运行状态。本专利技术视频图像采集识别跟踪器在检测和跟踪目标的过程中，可以输出本帧图像是否检测到目标、目标在视场中的位置、目标的大小、目标强度(信噪比)以及跟踪器处理本帧图像的时间(信息延时)等信息，这些信息不仅仅是通过标志叠加及显示电路叠加显示在监视器上以供观察，还可以送往伺服或者控制计算机，进行后续伺服动作或者进行控制决策。所以本专利技术视频图像采集识别跟踪器必须扩展与伺服或者控制计算机的接口电路，这就是跟踪结果的输出部分。另外，在一些复杂背景的情况下，本专利技术视频图像采集识别跟踪器全自动地进行目标识别可能会有较大困难，这时候就需要人工在回路进行干预和指示，也就是需要从系统外部输入部分参数，辅助本专利技术视频图像采集识别跟踪器完成目标识别，并使本专利技术视频图像采集识别跟踪器进入全自动目标跟踪状态，为此在FPGA芯片上扩展了跟踪结果输出及外部数据输入模块。本专利技术视频图像采集识别跟踪器还包括有二次供电电源及其监测电路等外围辅助电路。设置二次供电电源，是因为数字信号处理器DSP和FPGA芯片需要使用+1.2V、 +2.5V、 十3.3V等三套低压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成化通用目标视频图像采集识别跟踪器，其特征在于该装置包括有：　由信号调理与Ａ／Ｄ变换电路（１４）、图像输入存储器（２）、同步分离电路（１３）和视频采集控制模块（９）组成视频图像数字化采集电路；所述视频采集控制模块（９）根据所述同 步分离电路（１３）送来的输入视频信号的行场信号，控制所述信号调理与Ａ／Ｄ变换电路（１４）中的Ａ／Ｄ变换器将模拟视频输入信号转换为数字图像流，所述图像输入存储器（２）采用乒乓式存储结构存储数字图像信息；　由数字信号处理器（６）、程序存储 器（４）、数据与参数存储器（３）、逻辑控制电路（１６）、时序发生电路（１５）与复位电路（７）组成嵌入式核心处理系统；所述数字信号处理器（６）根据程序设定或人工干预设定的目标，对所输入的数字图像中的目标进行自动搜索和识别；　伺服系统，根 据所述嵌入式核心处理系统的控制指令控制信号输出，对所识别的目标进行跟踪；　由标志叠加控制模块（１０）、视频叠加电路（１２）、跟踪结果输出及外部数据输入模块（８）与监视器（１１）组成图像检测结果输出显示电路；所述标志叠加控制模块（１０） 根据所述同步分离电路（１３）送来的行场同步信号，结合计数器定时，确定视频象素点的位置，控制所述视频叠加电路（１２），将相应的象素点和标志叠加到视频输入信号上，叠加后的视频信号送所述监视器（１１）显示，以实时地观测到合成目标视频输出信号；　 　由二次供电电源及其监测电路（１）组成外围辅助电路；二次供电电源用于为系统提供三套低压电源；监测电路用于进行低压电源的实时监测，保证系统正常启动和运行。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志斌，范大鹏，张骏，张勇，卓家靖，侯章亚，
申请(专利权)人：中国人民解放军总装备部军械技术研究所，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]