摘 要：針對現(xiàn)有復雜場景下視頻圖像跟蹤系統(tǒng)和方法的不足，提出了一種復雜場景下視頻圖像跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)采用DSP+單片機模式，DSP負責進行視頻圖像處理，單片機負責控制，將外部指令轉換為DSP指令，本文提出的系統(tǒng)在復雜場景下工作穩(wěn)定，對于地面目標和飛行目標的跟蹤效果良好，能夠穩(wěn)定地對目標進行較長時間的有效跟蹤，取得較好效果。

關鍵詞：圖像跟蹤；復雜場景；DSP

中圖分類號：TN949

當前各國發(fā)展視頻圖像跟蹤系統(tǒng)大部分都以智能跟蹤為主[1]。所謂的智能跟蹤就是利用微處理器和人工智能技術，模擬人的分析、推理、判斷等功能，從而有效地提高跟蹤裝置的一種自適應能力，智能跟蹤應具有多目標處理能力、較強的抗干擾能力和前景預測能力。但是，由于視頻圖像跟蹤技術是在最近幾十年才快速發(fā)展起來的，包括計算機技術、數字圖像處理技術、視頻通信技術和自動控制技術等[2]。為了使視頻圖像跟蹤系統(tǒng)中的CCD攝像機在云臺上實現(xiàn)快速對運動目標實吋準確跟蹤，要求系統(tǒng)的視頻圖像處理速度實時快速，并且系統(tǒng)算法能滿足快速地檢測并跟蹤運動目標。但是，視頻圖像中運動目標檢測與跟蹤技術還存在著諸多問題，例如：運動目標檢測算法的準確性以及運動目標跟蹤算法的魯棒性等，總之，當前大部分算法在復雜場景下效果都不理想。由此可見運動物體的檢測、識別與跟蹤研究在現(xiàn)代化程度越來越高的當今社會有著重要的實用價值[3]。

針對傳統(tǒng)視頻圖像跟蹤系統(tǒng)在復雜場景下運動目標檢測和跟蹤技術的不足，本文提出了一種復雜場景下視頻圖像跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)采用DSP+單片機雙處理器模式，其中DSP負責進行視頻圖像處理及運動目標位置信息存儲，而單片機負責系統(tǒng)的控制，將外部指令轉換為DSP指令。本文提出的系統(tǒng)在復雜場景下工作穩(wěn)定，對于地面目標和飛行目標的跟蹤效果良好，能夠穩(wěn)定地對目標進行較長時間的有效跟蹤，取得較好效果。

1 視頻圖像跟蹤系統(tǒng)組成

系統(tǒng)包括視頻圖像采集模塊、視頻圖像處理模塊、單片機控制模塊、串口通信模塊、存儲模塊和視頻輸入顯示模塊。通過視頻圖像采集模塊采集視頻圖像經過視頻解碼后由視頻圖像處理模塊處理，包括對圖像進行預處理、目標檢測和跟蹤、計算角度偏差，并通過數據總線傳輸視頻圖像信息到存儲模塊，傳輸角度偏差數據到串口通信模塊，處理后的視頻圖像通過視頻圖像顯示模塊編碼并在顯示器上顯示；單片機控制模塊用來接收外部的控制指令，并將其轉換視頻圖像處理模塊核心處理器控制指令，實現(xiàn)相應的功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 視頻圖像跟蹤系統(tǒng)框圖

視頻圖像采集模塊，通過CCD攝像機采集的兩路視頻圖像信號進行視頻解碼，轉換成為數字信號，再將數字信號通過視頻傳輸總線傳送到DSP的視頻通道vp0、vp1，然后由DSP對視頻圖像進行處理。

視頻圖像處理模塊，該模塊式本系統(tǒng)的核心部分，系統(tǒng)的視頻圖像處理都是由該模塊實現(xiàn)的，接收視頻圖像采集模塊傳輸來的數字圖像，進行圖像預處理、目標檢測跟蹤并輸出角偏差，同時可以通過I2C總線和單片機進行通信。

單片機控制模塊，該模塊的作用是接收外部控制指令，將指令轉換成DSP指令，控制DSP進行相應的處理，對目標的準確跟蹤。

串口通信模塊，主要負責數據及時準確的傳輸和存儲，在目標跟蹤過程中不斷地接收DSP計算出的目標位置數據，同時將目標位置數據存儲到EEPROM中。同時模塊通過UART接口與PC機進行通訊時，可以從EEPROM中讀取目標位置數據，在PC機上實現(xiàn)數據的可視化顯示。

存儲模塊，在系統(tǒng)中負責擴展DSP的外部存儲器空間，以滿足視頻處理算法對存儲空間的需求。

視頻輸入顯示模塊，作用是將DSP和FPGA處理完成的數字圖像，經視頻編碼器轉換成PAL制式的全電視信號，輸出到顯示器，實時顯示圖像。

2 視頻圖像跟蹤系統(tǒng)工作流程

本系統(tǒng)的開發(fā)軟件包括：DSP部分的開發(fā)環(huán)境為CCS，作用是用來完成系統(tǒng)內部各模塊的設置，完成視頻圖像處理并將結果傳遞給單片機；單片機部分的開發(fā)環(huán)境為Keil C51，實現(xiàn)與DSP進行通信，并將結果通過UART口在PC機上顯示。圖2為視頻圖像跟蹤系統(tǒng)工作流程圖。

圖2 視頻圖像跟蹤系統(tǒng)工作流程圖

工作流程如下：程序開始對輸入視頻圖像進行初始化，設置初始化參數和云臺控制系統(tǒng)參數。然后對當前幀圖像進行運動目標檢測，檢測到目標后初始化目標搜索框，將目標鎖定，同時向云臺控制系統(tǒng)發(fā)送指令，然后處理下一幀圖像直到接收到退出指令，處理完畢。

3 結束語

本文介紹了一種復雜場景下視頻圖像跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)采用DSP+單片機模式，DSP負責進行視頻圖像處理，單片機負責控制，將外部指令轉換為DSP指令，同時對系統(tǒng)工作流程進行詳細說明。系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地對目標進行較長時間的有效跟蹤，取得較好效果，對遠程監(jiān)控等領域提供模型參考。

參考文獻：

[1]彭啟琮，李玉柏.管慶.DSP技術的發(fā)展與應用[M].北京：高等教育出版社，2003：98-100.

[2]陳巖，劉開華.動態(tài)背景下運動目標的檢測與跟蹤[J].通信技術，2003（12）：104-106.

[3]陳仙煌.基于DSPs的運動目標檢測與匹配[J].福州大學學報，2003（05）：171-177.

作者簡介：柯洪昌（1981.02-），男，吉林德惠人，碩士，講師，研究方向：圖像處理與嵌入式系統(tǒng)。

作者單位：長春工程學院計算機技術與工程學院，長春 130012