[发明专利]一种基于特征匹配的地面目标跟踪装置

摘要

本发明提供了一种基于图像关键点特征匹配的地面目标跟踪装置，包括：可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP；FPGA用于对外部相机给入图像序列提取图像特征，进而完成相邻帧间特征匹配，将成功帧间特征匹配结果传送给DSP；根据DSP反馈的帧间几何变换关系进行互相关精确匹配；数字信号处理器DSP用于根据所述FPGA输出的特征匹配结果计算出相邻图像帧间变换关系。本发明将复杂的基于特征点的目标跟踪方法完全地实现在嵌入式FPGA上，将帧间转换关系计算实现在DSP，兼顾算法复杂性与嵌入式板卡的低功耗要求，得以实时处理大量的图像数据，相比于现有技术，成数量级地提升算法处理速度。

主权项

1.一种基于图像关键点特征匹配的地面目标跟踪装置，其特征在于，包括：可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP；可编程门阵列FPGA，包括特征提取单元、跟踪点坐标计算单元和精确匹配单元；所述特征提取单元用于对外部输入的图像序列每一帧图像，提取图像特征，根据图像特征完成相邻帧间特征匹配结果，将成功帧间特征匹配结果传送给DSP；所述跟踪点坐标计算单元用于根据DSP反馈的帧间几何变换关系，由前一帧跟踪点坐标计算得到当前帧中跟踪点坐标值；所述精确匹配单元包括搜索区缓存模块、相关匹配模块以及模板缓存与更新模块；搜索区缓存模块用于缓存从外部接口输入的图像，新的一帧过来时将覆盖上一帧的图像；相关匹配模块用于以当前帧中跟踪点坐标值为中心创建一个待匹配区域，从模板缓存与更新模块提取模板，通过窗口遍历的方式进行灰度相关运算即随着像素一个个过来，窗口会一个像素一个像素地往前移动，这个窗口里面的数据与缓存的前一帧的模板做相关运算，这样流水线地往后计算，灰度相关运算结果中最大值对应的窗口中心点为最佳匹配位置，同时将灰度相关运算结果中最大值对应的窗口更新至模板缓存与更新模块；模板缓存与更新模块用于缓存模板；数字信号处理器DSP，用于根据所述FPGA输出的特征匹配结果计算出相邻图像帧间变换关系，并反馈给FPGA；所述DSP用于在捕获到FPGA发送的中断信号之后，发起一个增强型直接存储器访问，接收FPGA中匹配成功的特征点对，采用随机抽样一致性计算特征点对之间反映帧间几何变换关系的变换矩阵；向FPGA发送中断信号，并在得到响应后将变换矩阵反馈给FPGA。