[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

说明书

本发明公开了一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，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，摄像头单元与图像处理单元连接、图像处理单元与图像压缩单元连接、图像压缩单元与无线图传模块连接，无线图传模块与地面站连接；图像处理单元包括FPGA和ARM，FPGA用于进行图像的采集、处理、存储和传输，FPGA完成图像的存储后向ARM发送图像存储完毕和指示当前存储地址的信号，以启动ARM的跟踪流程；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。本发明还公开了一种地面目标跟踪方法。该基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统的目的是解决如何实现对地面目标的实时稳定跟踪的问题。

技术领域

本发明涉及无人机跟踪技术领域，具体涉及一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统及跟踪方法。

背景技术

无人飞机是一种通过无线电指令或自身程序控制的无人飞行器，具有体积小、重量轻、成本低、起落条件简单等优点。随着传感器技术的进步和集成处理器的高速发展，无人机上能够搭载清晰度更高的摄影设备，处理能力更强的芯片以及更多的外设，使得计算机视觉在无人机飞行控制系统中的作用变得越来越重要。无人机的发展状况从早期负责简单的摄像或侦察任务，逐渐转变为进行图像或视频处理、跟踪或巡航等复杂的信息处理任务。使用基于相关滤波的目标跟踪算法能够更好的适应机载平台的特点和能力，在完成对地面目标跟踪的同时，配合其他传感器来增强对周围环境的感知能力，使得无人机能够实现真正的自动化处理复杂信息任务。

硬件系统选择方面，嵌入式处理系统以其体积小，便于开发，计算能力强等优势承担了越来越多的无人机平台基于计算机视觉的任务。通过利用专用处理芯片，如ARM、DSP或FPGA等方式来实现的机载处理系统是目前最为主流的解决方案。由ARM或DSP等串行指令执行芯片组成的处理系统可以完成复杂度和准确性要求较高的任务，而诸如CLPD或FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等芯片则更加适合负责机载平台的快速图像处理和数据传输的职责。同时结合了两种类型芯片特点的SOPC(System On aProgrammable Chip，可编程片上系统)技术以及各种成熟IP核的出现，使得利用SOPC来搭建视频处理系统也受到了越来越多的重视。

有鉴于此，本领域技术人员亟待提供一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统及跟踪方法用于解决上述问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统及跟踪方法，以解决如何实现对地面目标的实时稳定跟踪的技术问题。

(二)技术方案

本发明的第一方面提供了一种基于SOPC的无人机载地面目标实时跟踪系统，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。

进一步地，所述FPGA与所述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。

进一步地，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。