[发明专利]一种星载动目标检测跟踪地面演示验证系统

权利要求书

1.一种星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，包括摄像头、FPGA开发板和云台，所述摄像头通过CMOS接口连接到FPGA开发板，摄像头与FPGA开发板一起固定在云台上，云台与FPGA开发板上的UART接口相连，其特征在于，该系统将目标检测功能和姿态控制功能集成到一片FPGA中，所述FPGA开发板通过调整云台的姿态带动摄像头视场移动，达到跟踪目标的目的。

2.如权利要求1所述的星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，其特征在于，所述FPGA开发板内包括目标检测单元和云台控制单元，所述目标检测单元具有检测目标功能，目标检测过程在FPGA中通过Verilog语言实现；所述云台控制单元具有姿态控制功能，用于调整云台的姿态，云台控制过程在FPGA中依靠SOPC软核实现。

3.如权利要求2所述的星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，其特征在于，所述目标检测单元包括灰度化处理模块、差分处理模块、腐蚀处理模块、膨胀处理模块和包围盒计算模块，灰度化处理模块用于处理摄像头获取到运动目标的图像信息；差分处理模块用于将相邻的两帧图像进行帧间差分，得到帧差图像；腐蚀处理模块和膨胀处理模块用于处理中值滤波后的结果，从而获取运动目标的边缘信息；包围盒计算模块用于在运动目标的周围赋予纯色框。

4.如权利要求3所述的星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，其特征在于，当所述摄像头的视场中检测到有物体位置发生变化时，目标检测单元会将该区域用带色方框强调显示，并输出该带色方框中心点的坐标值，作为目标点偏离视场中心的偏移量，这个偏移量会在编帧后通过UART接口发送至云台控制单元，云台控制单元对接收到的数据进行判断和解帧，得到该偏移量，然后对云台偏移量进行处理得到相应的控制指令，再通过另一个UART接口发送至云台，调整云台的姿态，使它向着目标运动的方向转动，达到跟踪目标运动的效果。

5.如权利要求4所述的星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，其特征在于，目标检测过程采用帧差法，将相邻两帧图像差分处理后，进行中值滤波滤除噪声，中值滤波后的结果依次通过腐蚀算法和膨胀算法的处理之后获取运动目标的边缘信息，最后利用对图像进行扫描的方式，获取到运动图像的极值坐标，并根据极值坐标在运动目标的周围加框。

6.如权利要求2所述的星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，其特征在于，云台控制过程采用PID算法，根据实时的数据计算实时的转动方向和转动速度。

7.如权利要求6所述的星载动目标检测跟踪地面演示验证系统，其特征在于，所述转动速度的值由确定的PID控制系数通过计算得到。