基于SoC系统的运动目标的检测与跟踪

发布时间：2017-04-25 12:05

  本文关键词：基于SoC系统的运动目标的检测与跟踪，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着图像感知技术以及图像处理技术的不断成熟,人们在图像中获得的信息越来越丰富,这使得图像处理技术广泛应用于日常生产生活的各个领域。但是视频图像包含的信息数据量巨大,分析它所需要的图像处理算法的复杂度也越来越高,所以图像处理系统对于实时性的要求越发显著。运动目标的检测与跟踪是计算机视觉中重要的研究方向之一,对实时性要求比较高,图像处理速度是最关键的因素。基于FPGA与ARM的异构片上系统(So C)具有体积小、功耗低、速度快等许多优点,在图像处理中有着广阔的应用前景。本论文所采用的So C对图像的处理可以实现与软件处理相同的结果,这就验证了我们用硬件实现图像处理的可行性。本课题采用Xilinx公司推出的Zynq-7000系列So C作为图像处理器,可搭建linux操作系统,系统主要由图像数据采集、图像处理、图像缓存以及图像显示模块组成。在图像处理模块的设计中,采用流水线结构优化算法,提高图像处理模块的性能;并封装成符合AXI协议接口的IP核,将图像的行列长度、数据位宽等参数预留出相应的寄存器,这样设计完成的图像处理模块可以方便重复利用。在图像采集与处理系统完成的基础上实现了运动目标的检测与跟踪,使运动的物体保持在采集画面的中心。运动目标的跟踪采用软硬件协同的方法完成,逻辑单元主要负责图像数据实时处理,片上系统主要实现对于控制率的计算以及舵机控制。我们选择颜色作为运动目标的主要特征,在HSV色彩空间中采用阈值分割的方法提取出运动目标,并不断对检测的颜色模板进行更新,然后进行形态学处理,确定运动目标。采用形心跟踪的算法实现运动目标的跟踪,为了降低被误识别的像素点对形心计算的干扰,我们对识别到的像素加权值,距离当前形心越远的像素点给予的权重越小。为了实现将运动的目标物体始终保持在采集画面中心这一目的,我们将计算出的形心坐标与屏幕中心坐标的差值通过PID控制计算舵机所需转动的角度信息,并与舵机反馈的当前位置信息融合,生成驱动舵机转动的PWM波,最终实现对目标物体的稳定跟踪。
【关键词】：SoC IP核 目标检测 目标跟踪 图像处理
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究的目的及意义9-10
• 1.3 国内外相关技术发展现状10-14
• 1.3.1 目标跟踪系统的发展现状11-12
• 1.3.2 目标跟踪特征发展现状12-13
• 1.3.3 目标跟踪算法发展现状13-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 SOC系统方案论证与设计15-24
• 2.1 系统功能需求15
• 2.2 系统总体设计15-23
• 2.2.1 SOC系统设计流程16-18
• 2.2.2 硬件平台18-21
• 2.2.3 软硬件之间的通信实现21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 视频图像采集与显示的硬件实现24-34
• 3.1 采集与显示的总体设计24
• 3.2 视频图像采集模块24-27
• 3.2.1 视频信号接收25
• 3.2.2 OV7725初始化配置25-27
• 3.3 图像格式转换模块27-29
• 3.3.1 邻域模板的实现27-29
• 3.3.2 线性差值算法实现29
• 3.4 DDR3 SDRAM缓存模块设计29-32
• 3.4.1 DDR存储控制器30
• 3.4.2 VDMA传输实现30-32
• 3.5 视频显示模块32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 第4章 目标检测与跟踪的硬件部分实现34-49
• 4.1 目标检测与跟踪总体设计34-35
• 4.2 图像预处理35-42
• 4.2.1 中值滤波的实现35-38
• 4.2.2 色彩空间转换的实现38-42
• 4.3 颜色检测的实现42-44
• 4.3.1 颜色提取42
• 4.3.2 颜色识别42-44
• 4.4 形态学处理44-46
• 4.4.1 腐蚀的硬件实现45-46
• 4.4.2 膨胀的硬件实现46
• 4.5 形心计算的算法设计46-47
• 4.6 本章小结47-49
• 第5章 系统软件平台实现49-56
• 5.1 舵机跟踪的实现49-52
• 5.1.1 舵机转角计算50-51
• 5.1.2 舵机控制算法51-52
• 5.2 构建嵌入式Linux系统52-54
• 5.3 实验与分析54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 侯志强;韩崇昭;;视觉跟踪技术综述[J];自动化学报;2006年04期

  本文关键词：基于SoC系统的运动目标的检测与跟踪，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：326271