[发明专利]一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统及跟踪方法

权利要求书

1.一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，包括摄像头单元、图像处理单元、图像压缩单元、无线图传模块和地面站，所述摄像头单元与所述图像处理单元连接、所述图像处理单元与所述图像压缩单元连接、所述图像压缩单元与所述无线图传模块连接，所述无线图传模块与所述地面站连接；

所述图像处理单元包括FPGA和ARM，所述FPGA用于进行图像的采集、处理、存储和传输，所述FPGA完成图像的存储后向所述ARM发送图像存储完毕和指示当前存储地址的信号，以启动所述ARM的跟踪流程；所述ARM用于完成控制指令的解析、跟踪算法的实现和跟踪流程控制；

所述FPGA和所述ARM通过AXI总线连接，所述ARM完成对本帧图像的跟踪后，利用所述AXI总线将跟踪结果和跟踪完成信号发送至跟踪框及字符叠加模块；所述字符叠加模块通过DDR缓存控制模块从挂载在所述FPGA下的DDR3的对应地址中读取灰度图像数据，并在图像数据流中利用预存的中英文字符模板、跟踪框和结果显示模板将跟踪结果和其它需要显示的状态信息叠加到数据流中。

2.根据权利要求1所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，所述FPGA与CCD图像传感器通过LVDS连接；其中，所述FPGA用于编写所述CCD图像传感器的初始化配置模块，所述初始化配置模块包括SPI物理层接口子模块和寄存器读写控制子模块。

3.根据权利要求1所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，所述FPGA包括DDR缓存控制模块，所述DDR缓存控制模块用于完成图像数据的写入和读出，其包括写入控制子模块、读出控制子模块和DDR核心控制子模块。

4.根据权利要求1所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，所述FPGA还包括串口底层模块，所述串口底层模块用于对所述地面站发来的控制指令进行串并转换，并交由所述ARM进行指令解析；以及将所述ARM需要发送的跟踪结果和状态信息进行并串转换，形成满足RS422标准传输协议的数据流并返回给所述地面站。

5.根据权利要求4所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，所述串口底层模块包括时钟产生子模块、串口发送子模块和串口接收子模块。

6.根据权利要求1所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，所述摄像头单元、所述图像处理单元、所述图像压缩单元和所述无线图传模块均设置在机载平台上。

7.根据权利要求1或6所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，其特征在于，所述无线图传模块为数字图传电台。

8.一种应用于权利要求1-7中任一项所述的基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统的地面目标跟踪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

建立目标梯度模型；

获取新一帧图像；

建立搜索区域的梯度模型；

计算响应图确定目标中心；

利用目标提取算法获取目标尺度信息；

更新目标模型；

输出目标信息。

9.根据权利要求8所述的地面目标跟踪方法，其特征在于，所述利用目标提取算法获取目标尺度信息，具体包括如下步骤：

获取目标中心区域；

以高斯算法对所述目标中心区域的图像进行低通滤波处理；

Roberts算子边缘检测；

改进的Otsu阈值分割；

闭运算；

孔洞填充；

输出位置和尺度信息。