[发明专利]一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统及方法

说明书

本发明提供了一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统及方法，属于智能视频处理技术领域，系统包括图像采集模块、图像解码模块、数据通信模块及目标跟踪模块。图像采集模块负责可见光图像以及红外图像数据的采集，完成采集后，红外图像数据与可见光图像数据输入图像缓存模块，数据通信模块负责与DSP芯片之间的指令信息和图像信息传递、与上位机以及后端伺服控制系统的通信，目标跟踪模块接收上位机指令、读取缓存好的红外图像数据与可见光图像数据，并输出相应处理结果，即目标方位信息，最后，将目标位置信息传递给后端伺服控制系统。本发明易于实现，能够在采集到图像后，立即在机载光电平台中进行实时目标跟踪处理，精度高、稳定性强、输出延迟低，可以代替人工实现对伺服系统的智能控制。

技术领域

本发明涉及智能视频处理领域，具体涉及的是一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统及方法。

背景技术

目标跟踪是指给出视频某一帧图像中目标的位置，然后算法连续计算出后续帧中目标位置的任务。目标跟踪技术有广泛的应用场景。在现代机载光电平台中，目标跟踪系统具有重要的作用。传统机载光电平台不具备目标跟踪系统，由人工手动控制光电吊舱的运动，来追踪目标，对目标进行持续观察。现代机载光电平台中，智能目标跟踪系统负责连续给出选定的目标的位置信息，以即时调整光电吊舱的方位、俯仰角度，使目标始终处于视频画面中心，便于使用者观察。现有目标跟踪系统一般先将视频数据传回本地高性能计算机或服务器，然后再进行目标跟踪处理，最后将结果回传。这种处理方式视频数据传输难度大、对硬件计算能力要求高，不能满足实时目标跟踪的要求。现有的一些机载目标跟踪系统通常难以同时处理一路以上图像数据，不满足实时性要求，或在满足实时性要求的情况下，不能保证良好的目标跟踪质量。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统及方法，基于FPGA芯片加DSP芯片的硬件平台实现，具有体积小、功耗低等特点，直接安装在机载光电平台后端，在现场直接进行实时目标跟踪处理，能够以极低的延迟连续给出目标位置，指导后端的光机伺服控制系统随动运动。

本发明所采用的技术解决方案是：一种机载光电平台中的实时目标跟踪系统，包括图像采集模块、图像解码模块、数据通信模块和目标跟踪模块。针对多核DSP芯片具有多个独立内核的结构特点，进行并行优化，实现了稳定准确的实时目标跟踪。本发明的主要创新在于目标跟踪模块中使用的组合决策目标跟踪算法，以及算法在特定处理器上的调度实现。

所述图像采集模块包括：可见光图像传感器和红外图像传感器，可见光图像传感器与红外图像传感器同光轴安装；光轴校准误差在2像素以内；红外图像数据与可见光图像数据采用SDI协议传输；红外图像传感器与可见光图像传感器分别采集红外波段与可见光波段的目标图像数据，供目标跟踪使用；

所述图像解码模块包括：两个SDI接收芯片、SRAM阵列、FPGA芯片和在FPGA芯片中运行的红外图像数据与可见光图像数据流解码算法，SDI接收芯片从图像采集模块接收到的SDI红外图像数据与可见光图像数据转换为并行数据流传输给FPGA芯片，FPGA芯片中的红外图像数据与可见光图像数据流解码算法从红外图像数据与可见光图像数据流中解码出有效红外图像数据与可见光图像数据，所述数据流中包括有效数据、消隐数据、帧同步、行同步数据，并利用SRAM阵列进行数据缓存；

所述数据通信模块包括：串口通信芯片，在FPGA芯片中实现的数据通信程序，数据通信程序有两个功能，一是与系统外部的串口通信，包括解析接收到的指令和编码发送输出信息，二是FPGA芯片与DSP芯片之间的数据交互，包括从FPGA芯片传输至DSP芯片的红外图像数据与可见光图像数据、上位机控制指令，和从DSP芯片传输至FPGA芯片的目标跟踪结果；