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NiosⅡ的红外图像实时跟踪系统设计

发布时间:2015-01-28 17:51:00 点击:

目前国内多数红外图像实时跟踪系统采用DSP为核心处理器的结构,存在电路复杂、成本高的缺点,开发在FPGA中实现以NiosⅡ为核心的红外图像实时跟踪系统,采用NiosⅡ实现目标跟踪算法,利用硬件实现图像预处理,软硬件协同完成实时跟踪,实验结果表明,系统体积小、功耗低、实时性强,在复杂的天空背景下,能够稳定、精确地跟踪飞行目标。

系统的总体结构框图

实时红外图像自动跟踪系统,对红外成像传感器获取的地面场景图像数据中指定目标区域进行实时自动跟踪,实时解算出目标在图像场景中的精确位置,并输出目标 偏离系统视轴的方位,通过伺服控制回路,驱动稳定平台跟踪目标。同时,图像跟踪系统接受来自外部控制系统的控制命令和数据,并按总体通讯协议要求向外部控 制系统回送跟踪系统的状态、图像数据和系统关键参数。
根据系统总体要求,选择Altera公司Stratix系列的EP1S25 。该芯片的片上资源比较丰富,有25660个逻辑单元(LE),1944576 bits的RAM,10个DSP模块,6个数字锁相环(DPLL),用户可用的I/O最多达到702个。实时图像跟踪系统总体框图如图1所示,图像跟踪系 统接受来自红外成像焦平面视频数据流,通过视频信号行场和象素时钟用来确定视场中每个像素的空间位置,视频信号分为两路处理,一路经过系统中的NiosⅡ 相关跟踪部分作自动跟踪处理,另一路通过采集和显示逻辑送到LCD监视器用来观察系统跟踪情况。启动相关跟踪之前,系统通过远距离的RS485接收目标位 置和大小参数,将选定目标分割后的数据保存到目标模板存储区,形成初始模板。利用模板对目标进行跟踪,对跟踪结果进行预测外推,得到目标的坐标参数误差 后,通过RS232控制伺服系统对目标进行跟踪。
为了减小外围电路使用,系统采用对二值化后的数据进行相关匹配方式,考虑到EP1S25带有1944576 bits的RAM,因此利用RAM模块用来做高速相关匹配模板存储区,根据实时跟踪系统的要求,需要保存两场图像数据,每场 300*200(60000bit),例化两场图像数据需要120000bit,仅占片内RAM总容量的6%。

更多详细资料,请点击下载:NiosⅡ的红外图像实时跟踪系统设计http://whhexin.whszqc.com/uploads/2015/01/281754249937.pdf

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