一种基于DSP和多片FLASH的目标自动跟踪系统的制作方法

本实用新型属于机器视觉技术领域，具体涉及一种基于DSP和多片FLASH 的目标自动跟踪系统。

背景技术：

目标跟踪一直在光电跟踪技术领域占有重要位置，且基于DSP的目标跟踪技术被广泛应用于海防、陆防、交通管理、公共安全监控等领域中。DSP芯片以其强大的运算能力在通信、电子、控制等各个领域得到了广泛应用。随着DSP芯片的发展，芯片的处理速度越来越快，对存储容量的要求也越来越大，因此扩展外部存储器并且实现对其读取与编程就显得十分必要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于DSP和多片FLASH的目标自动跟踪系统。

一种目标自动跟踪系统，包括：

用于采集目标的红外视频信号和电视视频信号的视频采集模块；

用于将红外视频信号和电视视频信号转换为数字视频信号的视频解码模块；

用于根据数字视频信号对目标进行跟踪，并将跟踪结果叠加到电视视频并输出的视频处理模块；

用于将视频处理模块输出的叠加了目标跟踪结果的视频转换为模拟信号的视频编码模块；

以及用于对模拟形式的视频进行显示的视频显示模块；

其中，所述视频处理模块包括DSP、两片FLASH和存储器；其中一片FLASH 用于存储目标跟踪程序；另一片FLASH存储目标初始信息；所述存储器用于存储所述数字视频信号；所述DSP利用所述目标跟踪程序并结合目标初始信息，对所述存储器中的视频进行处理，得到目标跟踪结果，然后将目标跟踪结果叠加到电视视频上，输出至视频编码模块。

进一步的，还包括用于对所述视频处理模块供电的供电模块。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型中DSP扩展了两片FLASH存储器，一片FLASH用于存储目标跟踪程序，一片FLASH用于存储目标的初始信息数据；FLASH不仅具备电子可擦除可编程功能，而且断电不会丢失数据，同时还能快速地读取数据；而且是具有高性能、高稳定性、低功耗且廉价的存储介质。

附图说明

图1为基于DM642的目标自动跟踪系统框图；

图2为视频解码模块框图；

图3为视频编码模块框图；

图4为其他引脚的硬件接口电路；

图5为背景差分法差分原理图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

TMS320DM642是TI公司C6000系列的一款高性价比、多功能的定点DSP。 CPU主频高达600MHZ，芯片的内核电源(CVDD)电压为+1.4V，数字电源(DVDD)电压为+3.3V，由于MD642片内不带FLASH，系统掉电后DM642存储器中的数据和程序将全部丢失，且目标跟踪算法中需要预存储目标初始坐标信息、角度信息用于后续处理，因此本实用新型中DSP扩展了两片FLASH存储器，一片FLASH 用于存储目标跟踪程序，一片FLASH用于存储目标的初始信息数据。

本实用新型研究基于TMS320DM642开发平台的目标自动跟踪系统，系统分为软硬两部分，硬件部分如图1所示，包含视频采集模块、视频解码模块、视频处理模块、视频编码模块以及显示模块5个部分，视频采集模块负责采集目标的红外视频和电视采集模拟视频信号，然后视频解码模块(如图2所示)将采集的模拟视频信号(PAL制式)转换为数字视频信号，并传给视频处理模块，最后视频编码模块(如图3所示)将处理后的模拟视频转换为数字视频信号，传给显示模块；在系统软件部分，系统采用TI的DSP集成开发环境CCS3.3作为系统软件开发平台，最终在DM642视频图像处理平台上实现运动目标的自动跟踪，试验结果表明，该实用新型提出的基于DM642和多片FLASH的目标自动跟踪系统有效。视频处理模块主要包括DSP、两片FLASH和存储器。

FLASH存储器又称为闪存，不仅具备电子可擦除可编程功能，而且断电不会丢失数据，同时还能快速地读取数据。集成电路S29AL016J70是一个高性能、高稳定性、低功耗且廉价的存储介质。本实用新型采用两片S29AL016J70芯片，一片用于存储目标自动跟踪程序，片选引脚CE#与DM642的ACE1#引脚相连接；另一片用于存储目标初始坐标信息、角度信息等重要数据，片选引脚CE#与DM642 的ACE3#引脚相连接，其他引脚的硬件接口电路如图4所示。

FLASH中，A0-A19为20位地址输入引脚；D0-D15为16位双向输入\输出数据线；BYTE#为模式选择信号，置低，X8位模式，直高，X16位模式；OE#是输出使能信号，低电平有效；WE#是写有效信号，低电平有效；RESET#为芯片复位信号；VCC接3.3V电压；VSS1和VSS2接地信号。

DSP接收视频解码模块发送的视频信号后，将视频存储到存储器；然后利用一片FLASH存储的目标跟踪程序，结合另一片FLASH存储的目标初始信息，对存储器中的视频进行处理，得到目标跟踪结果，然后将目标跟踪结果叠加到视频上，输出至视频编码模块。

硬件设计的基本流程如下：

第一步，供电模块设计。采用TPS543210芯片将5V直流电压转换成1.4V、 3.3V、1.8V，分别供给DM642、视频采集电路、视频解码电路、仿真器烧录等电路。

第二步，视频采集电路设计。本实用新型选用的红外和电视均为PAL制式模拟视频，通过BNC插头传输给视频解码电路。

第三步，视频解码电路设计。选用TVP5150A芯片，可接收PAL制式视频数据流，把输入视频流转化为8位ITU-R BT.656格式的视频数据，DM642处理器通过片上的视频口VP0把BT.656数据流存入FIFO，然后通过EDMA通道把FIFO 中的数据搬入片内或片外存储器。

第四步，视频处理模块设计。将DM642与视频解码电路、视频编码电路、两片SDRAM、两片FLASH、仿真器烧录插座、串口电路等按照DM642数据手册建议方式连接，在程序中可以调用图像数据进行处理，从而实现目标跟踪。

第五步，视频编码电路设计。选用SAA7129芯片，将处理后的BT.656数据流转换为PAL制式的模拟视频并输出给显示器。

软件设计的基本流程如下：

第一步，移动目标检测。

移动目标检测利用背景差分法来进行。其基本思想是将当前帧图像与当前建立的背景在相对应像素点相减，进而获得背景差分图像；根据每个像素点差分后值的大小，如果该值大于设定的阈值，则该像素被确定为疑似运动目标像素点，否则判断为疑似非运动目标点。经过阈值分割处理得到二值图像，通过运动目标的位置、大小、形状、颜色等信息进行伪目标清除。

背景差分方法，主要包括背景预处理、背景建模、前景检测与分割、图像后期处理四分部分。

其中DBk是当前背景图像Bk与当前帧图像fk差分后的绝对值，而且是对图像中所有像素点进行差分计算，即：

DBk＝|Bk-fk| (1)

DBk得到仍然是分布在[0,255]的区间内，对于(x,y)处的像素点差值越大，则代表着图像该像素点为前景的可能性也就愈大，反之越小。该过程如式2 所示

其中DBk(x，y)表示差分图DBk中第x行第y列的像素点，T1为设定的分割阈值。若相邻两帧图像对应像素点的差的绝对值小于阈值T1，则表明在该点处没有运动目标，否则该像素点处出现运动目标。

第二步，目标分割。

根据检测出移动目标后，运用形态学滤波，对图像进行腐蚀和膨胀操作，然后通过联通区域分析和孔洞填充，获取分割后的图像。

分割完成后，需要对目标进行提取，通过利用20×20的像素框对整幅图像进行滑动搜索，提取出目标，并进行编号，同时记住每个编号对应目标的位置，同时预测目标在下一帧中的轨迹位置，进行重新搜索。将新搜索的目标位置与预测值进行比较，小于一定阈值的认为是原目标，超出一定阈值的认为是新目标。

第三步，目标行为分析模块，根据检测出来的目标位置，对照当前所设定的规则，分析目标是否违反规则(如越界或进入禁区等)，并报警；

第四步，目标的跟踪，对指定的目标进行跟踪。跟踪算法选取传统的相关跟踪算法，实时反馈目标相对于视场中心的偏差量。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。