DSP图像跟踪系统软硬件研究

论文摘要

运动目标的识别和跟踪在军事和民用等多个领域都有着非常重要的应用。近几十年来,对各种不同背景下目标的有效识别和跟踪一直是相关领域研究的重要内容。随着数字信号处理技术的发展,使用高速DSP芯片来解决这一问题成为一种简便而有效的手段。本文主要研究基于高速DSP的运动目标检测和识别系统的软硬件技术,重点解决低信噪比环境下目标的跟踪问题。在广泛了解当前视频跟踪技术和DSP技术发展的基础上,对基于专用视频处理DSP的小型化、实时图像跟踪系统的关键问题进行了深入研究。根据低信噪比目标的抗遮挡要求设计了背景差分和块匹配的跟踪算法,并且验证了Kalman滤波用于块匹配点预测的可行性。根据图像跟踪系统的总体要求,以基于达芬奇技术的专用视频处理DSP芯片DM6446为核心,设计了系统的硬件平台,包括输入、存储、处理、输出、通讯以及云台运动控制等关键模块电路。以TI的DSP开发环境CCS为平台,完成了视频驱动、目标检测、图像跟踪、云台控制算法的实现,并在高速DSP图像处理实验平台上进行了实际验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 目标跟踪研究现状分析
• 1.2.2 数字信号处理器（DSPs）的发展
• 1.3 论文的主要内容和安排
• 2 图像跟踪系统关键技术分析
• 2.1 课题的设计要求
• 2.2 算法分析
• 2.2.1 常用目标检测算法
• 2.2.2 常用目标跟踪方法
• 2.3 硬件技术
• 2.3.1 ASIC技术
• 2.3.2 FPGA技术
• 2.3.3 DSP技术
• 2.3.4 多技术融合
• 2.4 课题设计的软硬件选择
• 2.4.1 DSP的选择
• 2.4.2 算法的选取
• 2.4.3 跟踪的进一步修正
• 3 DSP跟踪系统硬件平台设计
• 3.1 基于达芬奇技术的DM6446关键性能分析
• 3.1.1 达芬奇技术综述
• 3.1.2 DM6446性能分析
• 3.2 DSP系统平台的设计
• 3.2.1 总体设计
• 3.2.2 视频模块
• 3.2.3 外部存储器模块
• 3.2.4 电源模块
• 3.2.5 通讯模块
• 3.2.6 执行模块
• 3.3 PCB设计的相关考虑
• 3.3.1 PCB的设计的一般步骤
• 3.3.2 PCB设计中主要的分层及布线技术
• 4 高速DSP图像跟踪系统软件开发及实验
• 4.1 实验装置
• 4.1.1 DM642
• 4.1.2 ICETEK-DM642-PCI开发板
• 4.2 CCS开发环境下的视频驱动开发
• 4.2.1 CCS构成
• 4.2.2 实时操作系统DSP/BIOS
• 4.2.3 CSL
• 4.2.4 DDK及视频驱动
• 4.3 图像预处理
• 4.3.1 直方图处理
• 4.3.2 中值滤波
• 4.4 检测算法
• 4.5 跟踪算法
• 4.5.1 块匹配算法及匹配块的选择
• 4.5.2 三步搜索
• 4.5.3 块匹配与三步搜索法在DSP上的实现及调试
• 4.5.4 卡尔曼预测的DSP实现
• 4.6 通讯与云台运动控制
• 4.6.1 通讯与云台控制方案
• 4.6.2 异步串口通讯的实现
• 4.6.3 云台运动控制的实现
• 5 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 研究中的不足及展望
• 致谢
• 参考文献