實(shí)時(shí)高速視覺跟蹤系統(tǒng)研制.pdf

1、目標(biāo)跟蹤是機(jī)器視覺領(lǐng)域里的一門關(guān)鍵技術(shù)，通過對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)諸如運(yùn)動(dòng)分析、行為理解、視頻壓縮等應(yīng)用。目前該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于軍事、安防、交通、娛樂、機(jī)器人等眾多領(lǐng)域。面向運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤系統(tǒng)往往是基于云臺(tái)，云臺(tái)結(jié)構(gòu)中通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)調(diào)整相機(jī)的視角，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤定位。這種方式受限于機(jī)電傳動(dòng)延時(shí)，使得相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整視角的速度不能跟快速的圖像采集與處理速度相匹配，因此不能實(shí)現(xiàn)高速的跟蹤。本文針對此研制一套實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)，主要的

2、工作和成果如下：
　?。?）針對現(xiàn)有跟蹤系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)和控制等因素的約束不能實(shí)現(xiàn)高速跟蹤問題，通過改進(jìn)相機(jī)調(diào)整視角的方式，開發(fā)一套機(jī)械與光路系統(tǒng)，確保相機(jī)視角調(diào)整速度能夠與圖像采集和跟蹤算法處理速度相匹配。
　?。?）針對現(xiàn)有的高速相機(jī)體型龐大的問題，開發(fā)、設(shè)計(jì)尺寸小巧的高速相機(jī)，完成了原理圖設(shè)計(jì)、PCB輔助設(shè)計(jì)和硬件調(diào)試，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相機(jī)采圖清晰穩(wěn)定，采集速度能達(dá)到221FPS@640×480。
　?。?）針對現(xiàn)有圖像處理

3、板卡往往體積較大、處理性能不足等問題參與開發(fā)了基于FPGA+DSP的高速圖像處理板卡，完成了板卡的原理圖設(shè)計(jì)和硬件調(diào)試，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證板卡高速的傳輸能力。
　　（4）針對自然場景下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)因?yàn)橥庥^或背景變化而帶來的困難，開發(fā)了一種基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核相關(guān)跟蹤算法框架，通過大量的對比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該框架具有很高的準(zhǔn)確度和魯棒性。另外針對高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，提出了一種快速的跟蹤算法，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法在快速的跟蹤下仍能保持很高的跟蹤準(zhǔn)確性，滿足實(shí)