高速乒乓缓存的实时跟踪系统

刘颖彬

摘 要本文提出了基于高速乒乓缓存的实时目标跟踪系统。该跟踪系统硬件平台的核心由高速DSP和FPGA构成乒乓缓存结构，在该硬件平台上加入基于kalman滤波的形心跟踪算法结合DSP编程的优化设计，完成对移动目标的跟踪。通过一系列的实验验证了本文提出的高速乒乓缓存的实时跟踪系统在目标的跟踪中具有一定的实时性和稳定性。

【关键词】乒乓缓存 Kalman滤波 形心跟踪

1 引言

随着光电设备在各领域的运用，对目标检测和识别的任务的需求越来越多。近些年来，对目标进行稳定和实时的跟踪成为研究的重点。本文系统是基于高速乒乓缓存的硬件平台，该乒乓缓存构架广泛运用于数据量大且对实时性要求高的数字图像处理系统中，它能够较快较合理的完成数据的转存和搬运工作，结合基于kalman滤波的形心跟踪算法，完成目标的跟踪设计。

2 系统的硬件设计

对于一个视频流的处理平台需要有输入、输出以及中间过程处理三部分组成，由于本文这里需要进行大数据量的数字图像处理，采用乒乓缓存结构，系统结构如图1所示：整个构架可以很好的解决大数据量的缓存处理，适合对实时性要求较高的目标跟踪系统。

3.3 算法实现

本文软件算法实现过程首先通过坐标的移动圈定第一帧目标的区域，然后在该区域中采用上述的形心跟踪算法确定目标的坐标，采用Kalman滤波预测下一帧目标可能的坐标位置，在该位置的一定范围内再采用上述形心跟踪算法求取该帧的形心坐标，即为目标的位置，以此类推，完成整个实时跟踪算法。通过Kalman滤波对移动目标位置的预测和形心的求取算法，可以比较好的保持跟踪的稳定性，很好的完成了实时跟踪的目的。

4 实验验证

通过一系列的实验验证本文跟踪系统的稳定性和实时性。下图验证实验采用两个不同场景图，视频尺寸是728×576，帧频为50HZ，场景1为对亮点目标的跟踪效果图，场景2为对目标（手）系列跟踪效果图，从这些对比可以看出本文的跟踪系统能够很好的完成对动目标的跟踪，具有一定得稳定性，同时通过DSP调用计数器记录整个处理时间小于20ms满足系统的实时性的要求，如图2。

5 结论

本文利用高速乒乓缓存的硬件平台，结合Kalman滤波和形心跟踪算法构建了目标的实时跟踪系统，通过实验验证了系统目标跟踪的稳定性和实时性，并且这一系统也在产品中得到运用。

参考文献

[1]李武森，迟泽英，陈文建.高速DSP图像处理系统中的乒乓缓存结构研究[J].光电子技术与信息，2005，18（3）：76-79.

[2]张贝贝，肖国强，江健民.基于运动估计的Kalman滤波视频对象跟踪[J].计算机应用，2008，28（8）：2052-2054.

[3]Ma Jiaqing.Video Moving Object Tracking Method[M].Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2013.

作者单位

华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室 湖北省武汉市 430073