[发明专利]高精度红外图像跟踪器及一种目标快速跟踪方法

权利要求书

1.高精度红外图像跟踪器，其特征在于，该跟踪器基于可编程逻辑阵列和数字处理芯片为框架，包括实时图像采集处理模块、实时图像存储模块、控制模块FPGA、输出图像存储模块、通信模块、数字处理模块DSP和动态存储模块SDRAM；其中，实时图像采集处理模块包括模数转换模块A/D和可编程逻辑阵列FPGA，实时图像存储模块包括静态存储器SRAM1和SRAM2，输出图像存储模块包括静态存储器SRAM3和SRAM4，控制模块FPGA配置有电源和可擦除存储器EPROM，数字处理模块DSP配置有电源和FLASH，通信模块配置有RS232和RS422通讯串口；所述的可擦除存储器EPROM和FLASH用于存储供芯片运行的程序，所述的动态存储模块SDRAM为数字处理模块DSP运行时提供数据存储；

实时图像采集模块通过控制模块FPGA采集经A/D转换的目标实时图像，该图像通过乒乓技术存入实时图像存储模块中，即控制模块FPGA首先采集一帧图像存入实时图像存储模块的SRAM1中，产生图像中断，数字处理模块DSP响应中断，并通过EDMA取走SRAM1中的图像数据进行分析处理，然后把处理后的图像传给输出图像存储模块中的SRAM3，在控制模块FPGA控制下通过D/A视频显示；在数字处理模块DSP产生中断的同时，控制模块FPGA把采集的下一帧图像存入实时图像存储模块中的SRAM2中，当数字处理模块DSP处理分析完此帧数据，控制模块FPGA采集完下一帧图像产生中断时，数字处理模块DSP通过EDMA取走SRAM2中的数据，分析处理完后传给输出图像存储模块中的SRAM4，在控制模块FPGA控制下通过D/A视频显示；如此循环重复上述的“采集实时图像、存入实时图像、图像数据分析处理、处理后的图像输出显示”步骤，数字处理模块DSP处理完一帧图像后将图像和跟踪位置的信息通过通信模块传输给火控系统；

所述数字处理模块DSP的分析处理，是对存入实时图像存储模块中的目标区域进行二值化处理，并运用八邻域标记法，得到目标区域的真实形心位置；并以该真实形心位置选择与存入实时图像存储模块中的相同大小的目标区域作为原始目标模板图，将原始目标模板图与目标实时图像进行相关匹配，直到获取目标在实时图像中的真实位置。

2.如权利要求1所述的高精度红外图像跟踪器，其特征在于，所述控制模块FPGA在实时图像采集模块采集的实时图像中,粗略选择目标区域存入实时图像存储模块中。

3.一种基于权利要求1所述的高精度红外图像跟踪器的目标快速跟踪方法，其特征在于，具体实施步骤如下：

步骤一、在采集的实时图像中粗略选择目标区域；

步骤二、对步骤一中选择的目标区域进行二值化处理，并运用八邻域标记法，得到目标区域的形心位置，判断是否为目标的真实形心位置；如果是，则以真实形心位置再选择与步骤一相同大小的目标区域作为原始目标模板图；如果否，则重新用步骤一方法选择目标区域，再二值化处理并标记，直到得到目标的真实形心位置；

步骤三、将步骤二中所述原始目标模板图与所述目标实时图像进行相关匹配，如果匹配成功，则可得到目标在实时图像中的真实位置，并根据匹配结果进行目标模板更新，转入目标跟踪；如果匹配失败，则进行卡尔曼Kalman或者姿态信息目标预测，重新采集目标实时图像进行目标匹配识别以获取真正目标。

4.如权利要求3所述的目标快速跟踪方法，其特征在于，在对所述目标区域进行目标提取时，采用改进最大类间方差法得到使目标与背景方差最大的灰度值。

5.如权利要求4所述的目标快速跟踪方法，其特征在于，所述目标区域中大于该所述灰度值的灰度为255，反之为0。

6.如权利要求3所述的目标快速跟踪方法，其特征在于，对所述目标区域进行二值化处理后出现的多个连通区域进行八邻域标记来区分真实目标与虚假目标，合并已通过八邻域标记的连通区域，最终选择面积最接近目标所成像素的连通区域，求出此连通区域的形心位置，以此形心位置为基准，再在所述目标实时图像中选择与步骤一中相同大小的区域作为目标区域，此时得到的目标区域即为目标模板图，也就是需要精确打击的目标。