目標(biāo)跟蹤是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究熱點(diǎn)之一。在科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性都有很高的要求。隨著視頻圖像趨于高清化以及跟蹤算法復(fù)雜度的提升,基于軟件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)在處理速度上有些捉襟見(jiàn)肘。FPGA具備強(qiáng)大的并行處理能力,并且可重構(gòu),集成度高,功耗低,可以對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行流水線(xiàn)操作,非常適合對(duì)視覺(jué)目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行硬件加速。因此基于FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、體積小、功耗低的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)具有重要的研究意義。本文的主要目的是以Xilinx公司新一代FPGA芯片Zynq7020 SOC作為核心處理平臺(tái),針對(duì)CamShift目標(biāo)跟蹤算法中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,完成基于FPGA的實(shí)時(shí)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作如下:1.本文提出了一種結(jié)合改進(jìn)的CamShift算法和Kalman濾波的視覺(jué)目標(biāo)跟蹤算法。根據(jù)理論分析,CamShift算法在目標(biāo)嚴(yán)重遮擋、背景干擾以及快速移動(dòng)等場(chǎng)景中難以應(yīng)對(duì),跟蹤精度急劇下降。針對(duì)上述問(wèn)題,本文使用一種遮擋系數(shù)判定的策略,對(duì)CamShift算法進(jìn)行改進(jìn)。為抑制目標(biāo)被遮擋或者目標(biāo)與背景顏色相近時(shí)搜索窗口出現(xiàn)異常,通過(guò)計(jì)算遮擋系數(shù)來(lái)自適應(yīng)地調(diào)整搜... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SCCB總線(xiàn)時(shí)序圖

攝像頭的配置工作。SCCB 總線(xiàn)的時(shí)序如圖 2.2 所示，與 IIC 總線(xiàn)時(shí)序大致相同。圖2.2 SCCB 總線(xiàn)時(shí)序圖配置完攝像頭的設(shè)備控制寄存器，感光陣列中的信息會(huì)被送至攝像頭的數(shù)據(jù)總線(xiàn)，從而傳遞到 FPGA 芯片內(nèi)部進(jìn)行采集和算法的處理。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)的要求，不對(duì)攝像頭輸出的前 15 幀圖像進(jìn)行采集和使用。

2.4 Zynq7020 SOC 芯片2.4.1 Zynq7020 SOC 系統(tǒng)架構(gòu)Zynq 系列芯片是 Xilinx 公司推出的新一代基于 PS（處理系統(tǒng)）+PL（可編程邏輯）架構(gòu)的全可編程邏輯器件。將 ARM 和 FPGA 集成在一個(gè)芯片內(nèi)，使得 Zynq 系列芯片兼具處理器和可編程邏輯雙重功能，適用于軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)[26]。本系統(tǒng)采用的Zynq7020 SOC 就是 Zynq 系列中的一款芯片，PL 部分主要資源有 85K 個(gè)可編程邏輯資源、53200 個(gè) LUTs、140 個(gè) 36Kb 的塊 RAM、220 個(gè)可編程的 DSP 和 106400 個(gè)觸發(fā)器，可以和低功耗高性能的 Artix-7 系列 FPGA 相媲美。Zynq7020 SOC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2.5 所示，分為 PS 和 PL 兩部分。PS 由 APU、cache存儲(chǔ)器、SPI 控制器、IIC 控制器、UART 控制器、USB 控制器等電路組成。PL 部分就是 Xilinx 7 系列的 FPGA[27]。與 FPGA+DSP 或者 FPGA+ARM 構(gòu)成的混合系統(tǒng)不同的是，Zynq7020 SOC 是將 FPGA 和 ARM 共同放在芯片內(nèi)部的。在 FPGA 和 ARM之間，使用高帶寬和高頻率的 AXI 總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和通信。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]改進(jìn)Camshift算法的DSP硬件實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤方法[J]. 王立和.  西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(11)
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[7]目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)在FPGA上的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)[J]. 劉速,孫偉峰,王洪君.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[8]基于FPGA的卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 仲婷婷,王長(zhǎng)松,周曉敏,齊昕.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2008(08)
[9]智能視覺(jué)監(jiān)控技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王素玉,沈蘭蓀.  中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào). 2007(09)

碩士論文
[1]基于改進(jìn)CamShift算法的嵌入式目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 任楷飛.中北大學(xué) 2018
[2]基于FPGA的單目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 徐暢.南京理工大學(xué) 2016
[3]CORDIC算法的優(yōu)化研究及其硬件實(shí)現(xiàn)[D]. 戚芳芳.湖南大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3309998