[发明专利]一种光电跟踪系统高清高帧频实时图像处理平台及方法

说明书

本发明公开了一种光电跟踪系统高清高帧频实时图像处理平台及方法，该图像处理平台包括FPGA和多核DSP，FPGA包括图像采集单元、处理单元、SRIO接口和数据地址总线接口，处理单元的输入端连接图像采集单元的输出端，并将图像采集单元采集的视频帧图像通过SRIO接口发送至多核DSP。多核DSP包括多核、GPIO中断接口、EMIF接口、SRIO接口和内存单元，多核分别连接GPIO中断接口、EMIF接口和内存单元，GPIO中断接口的输入端连接FPGA的图像采集单元的输出端，内存单元通过SRIO接口连接多核和FPGA的处理单元。本发明采用多核DSP+FPGA的架构，通过优化视频图像采集传输方式和处理架构，可有效提高光电跟踪的系统性能，对基于复合轴控制的光电跟踪系统性能提升尤为显著。

技术领域

本发明涉及光电跟踪系统技术领域，尤其涉及一种光电跟踪系统高清高帧频实时图像处理平台及方法。

背景技术

光电跟踪系统是集图像处理、光学、机械、伺服控制、电气于一体的高度集成化系统，以电视、红外、激光等成像设备为手段，利用目标跟踪识别技术实时获取目标运动、形状、位置等状态信息，实施目标打击的光电技术，是夺取战场信息优势、实施精确打击的重要技术手段，常见的有电视跟踪系统、红外跟踪系统和激光跟踪系统。

目标跟踪识别技术作为图像处理技术的一个重要分支，处理的实时性和精度直接关系到光电跟踪系统进行目标精准定位及火力精准打击的性能效果。为保证目标跟踪识别的实时性处理要求，通常采用高性能“FPGA+DSP”的嵌入式实时处理平台，其中，FPGA用于各种接口视频信号的采集、传输、显示以及信息交互，DSP用于接收FPGA采集的视频数据并实现目标跟踪识别算法，最后处理得到目标相关信息；而目标跟踪识别精度的提升除了对算法本身性能进行改进优化之外，可采用提高视频分辨率和视频帧率的方式进行提升，对基于复合轴控制的光电跟踪系统性能提升尤为显著。

随着近几年开源社区和新算法的大量涌现，目标跟踪识别技术得到了日新月异的发展，KCF、DSST等基于相关滤波的目标跟踪算法展现了较传统算法更优的跟踪性能，基于深度学习和人工神经网络的目标识别算法准确率大幅提高。上述算法通常包含大量复杂运算，而现有的图像处理平台因传输带宽、处理架构等因素导致算法实际性能无法得到充分发挥，只能通过压缩图像分辨率或降低帧率等手段降低运算数据量而保证实时性，最终使光电跟踪系统性能未能得到实质性的提升。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种光电跟踪系统高清高帧频实时图像处理平台及方法，采用多核DSP+FPGA的架构，通过优化视频图像采集传输方式和处理架构，以解决在光电跟踪系统中难以实现高清高帧频图像高性能目标跟踪算法实时处理的问题。具体的，本发明提出的一种光电跟踪系统高清高帧频实时图像处理平台，包括FPGA和多核DSP，其中：

所述FPGA包括图像采集单元、处理单元、SRIO接口和数据地址总线接口，所述图像采集单元双向连接CameraLink接口，通过CameraLink接口采集相机的视频帧图像，并捕获视频同步信号发送至多核DSP，且将所述视频同步信号作为时统信号控制多核DSP的处理节拍；所述处理单元的输入端连接图像采集单元的输出端，并将图像采集单元采集的视频帧图像通过SRIO接口发送至多核DSP，所述处理单元的输出端通过输出显示接口与显示设备连接，所述处理单元还通过数据地址总线接双向连接多核DSP。