专利名称：移动目标识别跟踪芯片及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种目标跟踪领域，特别涉及一种移动目标识别跟踪芯片及系统。
背景技术：
红外热成像技术是一种把红外辐射转换为可见光的波长转换技术，是利用景物本身各部分温度辐射与发射率的差异获得图像细节，来将红外图像转化为可见图像的技术， 对红外成像系统所采集到景物的红外图像进行分析，可搜索、捕获和跟踪图像中的目标。由于红外热成像系统具有能昼夜工作、被动探测、抗干扰、隐蔽性强和能识别假目标等特点， 在军事和民用上都得到了十分广泛的应用，典型应用包括导弹制导、红外前视系统、红外搜索跟踪器等。现有红外成像系统使用的是红外焦平面阵列(IRFPA)固体图像传感器来获得热像，随后再对IRFPA输出的数据信号进行数字化，最后再由红外视频图像处理系统将输出的数字信号经过大量的处理来获得高质量的图像。现在红外视频图像处理系统基本的架构是通用DSP芯片以及FPGA辅助控制电路来共同完成红外图像的处理，导致整个红外视频图像处理系统的硬件结构复杂，并且由于DSP芯片本身是无法做到并行处理，随着红外焦平面器件解析度增高和成像帧率的加快，实时计算能力逐渐无法满足实际需求，需要提出全新的系统方案。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单的移动目标识别跟踪芯片。本实用新型的另一目的在于提供一种移动目标识别跟踪系统。为了达到上述目的及其他目的，本实用新型提供的移动目标识别跟踪芯片包括 用于对输入的图像信号进行灰度校正的图像预处理电路单元；与所述图像预处理电路单元相连接且用于由所述图像预处理电路单元输出的每一幅图像信号中捕获目标信号的目标捕获电路单元；与所述目标捕获电路单元相连接且用于将所述目标捕获电路单元输出的多幅图像信号中每一幅中的目标信号进行比较以确定目标的相关移动信息的目标跟踪电路单元；以及与所述目标跟踪电路单元相连接且用于根据所述目标跟踪电路单元输出的相关移动信息来输出伺服控制信号的目标定位电路单元。本实用新型提供的移动目标识别跟踪系统，包括用于获取图像信号的图像获取单元；前述移动目标识别跟踪芯片，其包含的图像预处理电路单元连接所述图像获取单元； 以及与所述移动目标识别跟踪芯片所包含的目标定位电路单元相连接的伺服系统。综上所述，本实用新型具有结构简单、运算速度快、易扩展等优点。
图1为本实用新型的移动目标识别跟踪芯片示意图。[0010]图2为本实用新型的移动目标识别跟踪系统示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型的移动目标识别跟踪芯片包括图像预处理电路单元、目标捕获电路单元、目标跟踪电路单元及目标定位电路单元。所述图像预处理电路单元用于对输入的图像信号进行灰度校正。例如，所述图像预处理电路单元的输入端连接红外成像系统，由于红外成像系统的红外焦平面阵列 (IRFPA)的非均勻性，导致其成像质量不高，故红外成像系统输出的诸如512X512大小且为raw格式的灰度图像的空间分辨率和温度分辨率较低，故所述图像预处理电路单元基于预定的红外图像增强算法来对输入的图像信号进行灰度校正，以抑制背景、杂波和噪声，从而提高图像信号中的目标信号的信噪比，进而来增强目标图像的效果。所述目标捕获电路单元与所述图像预处理电路单元相连接，用于由所述图像预处理电路单元输出的每一幅图像信号中捕获目标信号。具体地，所述目标捕获电路单元基于预定的目标灰度、结构特征、运动特征等目标特征信息及目标和背景的先验信息等，由每一幅图像信号中进行搜索，来确定可能的目标，剔除干扰、噪声、杂波等假目标，捕获到真正的目标。所述目标跟踪电路单元与所述目标捕获电路单元相连接，用于将所述目标捕获电路单元输出的多幅图像信号中每一幅中的目标信号进行比较以确定目标的相关移动信息。 具体地，所述目标跟踪电路单元对所述目标捕获电路单元输出的多幅目标红外图像中的目标信号的进行比较分析，来确定目标是静止还是运动、运动的方向、运动的轨迹等等相关移动信息，以实现对目标状态的精确预期和估计。所述目标定位电路单元与所述目标跟踪电路单元相连接，用于根据所述目标跟踪电路单元输出的相关移动信息来输出伺服控制信号。具体地，所述目标定位电路单元将所述目标跟踪电路单元输出的相关移动信息进行处理以得到包含目标的坐标位置和预期的运动方向等有效信息，并根据所述有效信息来生成相应的伺服控制信号以输出到伺服系统，以供伺服系统实时调整和控制。作为一种优选方式，所述移动目标识别跟踪芯片还包括显示信号输出单元(未予图示)。所述显示信号输出单元与所述图像预处理电路单元及目标捕获电路单元相连接，用于输出图像显示信号，以使得显示系统显示图像信息。优选地，上述图像预处理电路单元、目标捕获电路单元、目标跟踪电路单元、目标定位电路单元及显示信号输出单元可基于现场可编程门阵列(FPGA)来实现，由此来形成移动目标识别跟踪芯片。本领域技术人员应该理解，上述所述仅仅只是列示，而非对本实用新型的限制，事实上，上述图像预处理电路单元、目标捕获电路单元、目标跟踪电路单元及目标定位电路单元也可分别由其它处于同一芯片上的电路单元来实现。图2为本实用新型的移动目标识别跟踪系统示意图。所述目标跟踪系统包括图像获取单元、移动目标识别跟踪芯片及伺服系统。所述图像获取单元用于获取图像信号，优选地，所述图像获取单元包括红外成像系统。所述红外成像系统通过红外焦平面阵列来获得热像，并将该热像转换为数字信号后输出。所述移动目标识别跟踪芯片如前述图1所示的实施例所示，其包含的图像预处理电路单元连接所述图像获取单元，以对所述图像获取单元输出的图像信号进行灰度处理。所述伺服系统与所述移动目标识别跟踪芯片所包含的目标定位电路单元相连接， 以便根据所述目标定位电路单元输出的伺服控制信号控制自身所包含的伺服电机等。作为一种优选方式，当所述移动目标识别跟踪芯片还包括显示信号输出单元时， 所述目标跟踪系统还包括与所述显示信号输出单元连接的显示系统，用于显示所述显示信号输出单元输出的图像信息。综上所述，本实用新型主要实现了从红外图像视频中搜索和捕获目标以及对目标的跟踪，可应用在安防等领域中，其具有结构简单、运算速度快、易扩展等优点。首先，相对于很多利用DSP系统处理的系统来说，利用单一的诸如FPGA芯片来进行并行处理；并且将图像预处理与目标搜索、跟踪及定位都集成到FPGA芯片内部完成，整个硬件框架更加简单；其次，充分利用了先进的FPGA芯片的门级并行处理能力，处理速度极大提升，针对 512X512的灰度图像，处理速度可以达到200帧/秒。另外，结合FPGA自身硬件可编程以及丰富的IO接口的特点，本实用新型的具有良好的扩展性。上述实施例仅列示性说明本实用新型的原理及功效，而非用于限制本实用新型。 任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本实用新型的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求1.一种移动目标识别跟踪芯片，其特征在于包括用于对输入的图像信号进行灰度校正的图像预处理电路单元；与所述图像预处理电路单元相连接且用于由所述图像预处理电路单元输出的每一幅图像信号中捕获目标信号的目标捕获电路单元；与所述目标捕获电路单元相连接且用于将所述目标捕获电路单元输出的多幅图像信号中每一幅中的目标信号进行比较以确定目标的相关移动信息的目标跟踪电路单元；与所述目标跟踪电路单元相连接且用于根据所述目标跟踪电路单元输出的相关移动信息来输出伺服控制信号的目标定位电路单元。
2.如权利要求1所述的移动目标识别跟踪芯片，其特征在于还包括与所述图像预处理电路单元及目标捕获电路单元相连接且用于输出图像显示信号的显示信号输出单元。
3.一种移动目标识别跟踪系统，其特征在于包括用于获取图像信号的图像获取单元；权利要求1或2所述的移动目标识别跟踪芯片，其包含的图像预处理电路单元连接所述图像获取单元；与所述移动目标识别跟踪芯片所包含的目标定位电路单元相连接的伺服系统。
4.如权利要求3所述的移动目标识别跟踪系统，其特征在于当所述移动目标识别跟踪芯片还包括显示信号输出单元时，所述目标跟踪系统还包括与所述显示信号输出单元连接的显示系统。
5.如权利要求3所述的移动目标识别跟踪系统，其特征在于所述图像获取单元包括红外成像系统。
专利摘要本实用新型提供一种移动目标识别跟踪芯片及系统。其中，所述移动目标识别跟踪芯片包括用于对输入的图像信号进行灰度校正的图像预处理电路单元；用于由所述图像预处理电路单元输出的每一幅图像信号中捕获目标信号的目标捕获电路单元；用于将所述目标捕获电路单元输出的多幅图像信号中每一幅中的目标信号进行比较以确定目标的相关移动信息的目标跟踪电路单元；以及用于根据所述目标跟踪电路单元输出的相关移动信息来输出伺服控制信号的目标定位电路单元；所述移动目标识别跟踪芯片的图像预处理电路单元连接用于获取图像信号的图像获取单元、目标定位电路单元相连接伺服系统，由此形成移动目标识别跟踪系统。本实用新型具有结构简单、运算速度快、易扩展等优点。
文档编号G06K9/32GK202282011SQ20112041457
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者何宇童, 姚琪, 王佶梁, 王庭晖, 贺聪, 赵峰 申请人:上海德致伦电子科技有限公司