复杂场景中的目标分割和跟踪研究与实现

论文摘要

目标分割和跟踪技术是现代科学技术领域的一个重要研究分支,它的相关研究成果可以满足某些军事或民用的应用需求。论文阐述了目前目标分割、跟踪系统的研究现状及相关技术发展动态,提出了基于C6202高速DSP和大规模可编程器件的复杂场景中的目标分割和跟踪的软硬件实现方案。系统设计包括:硬件系统设计、硬件系统的程序设计以及目标分割与跟踪的DSP软件设计。论文讨论的重点是硬件平台的设计,整个硬件系统的设计充分体现了现代电子系统设计的思想。在设计中强调了硬件系统的功能可扩展性和稳定性。硬件系统采用模块化设计方式,这既降低了设计的复杂度,又有利于项目的分工。对硬件系统中的几个关键模块设计,如视频接口的设计、数字图像模块的设计以及系统的总裁与控制逻辑设计进行了比较详细的讨论。硬件系统支持的功能有:视频信号的数字成像、数字图像处理、与主机进行数据交换。论文在图像处理部分主要讨论了预处理模块和边缘检测两个模块。在预处理模块中,利用形态学滤波中的形态开消除图像中的边缘毛刺和孤立斑点,形态闭填补图像中的漏洞以及裂缝;在边缘检测模块中,利用小波变换对图像进行边缘检测。将其应用于DSP系统,从算法程序、硬件特点等方面阐述了这些算法的具体实现过程。论文最后对硬件系统各功能模块接口的调试方法、调试过程进行了讨论。包括:视频接口的调试、输入缓冲FIFO读写操作的调试、图像帧存储器的读写操作的调试以及DSP与PCI9054的HPI接口等的调试。论文所设计的系统应用了小波多尺度边缘检测技术,并引入了形态学滤波算法,解决了图像中的奇异点及边缘细节检测问题,系统具有一定的先进性和较强的实用性。但由于课题涉及的内容较多,诸多问题有待进一步深入研究和探讨,因此系统还存在着许多需要改进和完善的地方。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 目标识别与跟踪系统简介
• 1.1.1 自动目标识别技术概述
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 目标识别技术发展动态
• 1.3 图像分割的定义及研究意义
• 1.3.1 图像分割的定义
• 1.3.2 图像分割的研究意义
• 2 识别跟踪算法研究
• 2.1 图像的分割方法
• 2.1.1 图像边缘分割算法
• 2.1.2 图像边缘阈值分割
• 2.1.3 基于数学形态学的图像分割
• 2.2 图像跟踪算法
• 2.2.1 形心跟踪算法
• 2.2.2 图像匹配跟踪算法
• 2.2.3 图像匹配的加速算法
• 2.3 运用目标运动预测方法
• 3 硬件方案设计
• 3.1 系统功能分析
• 3.2 系统硬件设计
• 3.3 系统功能指标
• 3.4 系统工作流程
• 3.5 硬件单元研究与设计
• 3.5.1 视频源
• 3.5.2 模拟视频接口
• 3.5.3 电平转换器
• 3.5.4 输入缓冲FIFO
• 3.5.5 数字图像存储器
• 3.5.6 数字图像处理模块
• 3.5.7 PCI 接口电路
• 3.5.8 可编程控制器
• 3.6 总线仲裁与逻辑控制设计
• 3.6.1 C6202 的EMIF 总线仲裁方案
• 3.6.2 C6202 的扩展总线仲裁方案
• 3.6.3 系统逻辑控制设计
• 3.6.4 系统复位与启动
• 3.7 DSP 程序智能加载设计
• 3.8 视频数据流的转移
• 4 基于 DSP 的算法设计与实现
• 4.1 预处理模块
• 4.1.1 形态学算法预处理原理
• 4.1.2 形态学算法的DSP 实现
• 4.1.3 形态学滤波的结果
• 4.2 边缘检测模块
• 4.2.1 快速小波变换（FWT）
• 4.2.2 有限序列的FWT
• 4.2.3 循环寻址
• 4.2.4 小波变换在DSP 中的应用
• 4.2.5 小波边缘检测结论
• 5 系统印刷电路板设计及调试
• 5.1 DSP 高速电路PCB 及电磁兼容性设计
• 5.1.1 电磁兼容性与电磁干扰
• 5.1.2 PCB 及电磁兼容性设计
• 5.2 硬件系统的调试
• 5.2.1 硬件系统的基本测试
• 5.2.2 硬件系统各功能模块的调试
• 6 论文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录