基于多DSP和FPGA的實時雙模視頻跟蹤裝置設(shè)計

　　如表1所示，由于形心跟蹤和相關(guān)跟蹤各有優(yōu)缺點，具有較大的互補性[7] 。采用形心跟蹤算法的DSP和相關(guān)匹配跟蹤算法的DSP同時工作，按照各自的圖像分割方法分割出目標和背景，抽取目標的特征，輸出目標的跟蹤信息。最后在主控的TMS320c6416進行檢查，把相關(guān)匹配跟蹤模式中采用相關(guān)峰值的相關(guān)度函數(shù)構(gòu)造的目標位置置信度和形心跟蹤模式的置信度進行置信度判決，從而決定選擇跟蹤控制信號，同時對不適當?shù)母櫮K進行重新裝定。

　?。?）目標暫時丟失下目標軌跡外推算法

　　在跟蹤目標的過程中，目標在視場中可能會被短時遮擋而丟失；另外當目標在視場中停留，則目標可能融入背景，也會出現(xiàn)目標丟失的現(xiàn)象。針對這兩種情況，當目標短時遮擋，根據(jù)存儲記憶以前各幀和本幀的目標信息，采用微分線性擬合外推方法預(yù)測下一時刻目標的位置。而當目標在視場停留時，首先按目標被遮擋處理，當外推有限步，或是外推到接近邊界時目標仍未出現(xiàn)時，則確定該目標在視場停留，標記停留位置，當目標再次出現(xiàn)時繼續(xù)完成跟蹤。

　　4、系統(tǒng)工作狀態(tài)分析

　　為實現(xiàn)使自動有序的跟蹤，我們確定系統(tǒng)各個跟蹤狀態(tài)和各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件。

　　本系統(tǒng)跟蹤狀態(tài)有四種：

　　S0 搜索狀態(tài) 發(fā)生在系統(tǒng)初始工作或目標完全丟失階段。

　　S1 捕獲狀態(tài) 系統(tǒng)處于發(fā)現(xiàn)目標狀態(tài)。

　　S2 正常跟蹤狀態(tài) 系統(tǒng)處于對目標的正常跟蹤中。

　　S3 預(yù)測跟蹤 目標偶爾丟失時，系統(tǒng)通過自學(xué)習(xí)對當前目標進行預(yù)測跟蹤，并試圖再捕獲目標。

　　本系統(tǒng)轉(zhuǎn)換條件有三種：

　　C1目標截獲。

　　C2目標偶然丟失，指目標瞬間丟失，其運動仍具有可預(yù)測性。

　　C3目標深度丟失，指目標丟失一段時間，其運動不可預(yù)測

　　系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況如圖3所示。在視頻跟蹤裝置啟動并初始化后，進入搜索狀態(tài)S0，系統(tǒng)按照一定的掃搜規(guī)律進行搜索；當形心跟蹤模塊發(fā)現(xiàn)移動目標，則進入捕獲狀態(tài)S1；由相關(guān)跟蹤模塊對目標進行識別，確認后進入正常跟蹤狀態(tài)S2；當目標偶爾丟失時，系統(tǒng)通過自學(xué)習(xí)對當前目標進行預(yù)測跟蹤，并試圖再捕獲目標，進入預(yù)測跟蹤狀態(tài)S3；如果目標完全丟失，則改變搜索策略，重新再搜索，以便有可能再次捕獲目標。

　　5、結(jié)論

　　本視頻跟蹤裝置在設(shè)計上能完成對移動目標的檢測和跟蹤，初步實驗結(jié)果表明采用基于DSP和FPGA的硬件實現(xiàn)算法使系統(tǒng)的實時性能得到很大提高。雙模式的圖像跟蹤算法使系統(tǒng)適合多種背景下的移動目標跟蹤，自適應(yīng)能力強，抗干擾性能好，具有鎖定目標短暫丟失后的再次捕獲能力，提高了跟蹤的可信度。但本設(shè)計擬在下面兩個方面作進一步的研究。一是考慮本裝置的軍事應(yīng)用背景，需要目標，尤其是遠方目標有相對較高的速度才能觸發(fā)系統(tǒng)捕獲,因此沒有考慮攝像頭自身跟蹤時的運動補償[8]。否則，必須加入攝像機運動估計和補償；二是對移動目標的識別能力還需加強，在設(shè)定特定跟蹤目標上，尤其是跟蹤到多個移動目標時，不具備區(qū)分的能力，需要改進到能識別設(shè)定中的跟蹤目標并完成對設(shè)定目標的跟蹤。