[发明专利]基于多层次异构并行处理的高速追踪系统及方法

说明书

一种基于多层次异构并行处理的高速追踪系统及方法。该高速追踪系统包括带有自主调焦功能的高速摄像机、二维伺服执行控制响应模块、二维伺服模块、图像数据采集传输模块和图像处理模块。主要工作流程为：图像数据采集传输模块通过高速摄像机采集图像数据，将图像数据打包并传输到图像处理模块，图像处理模块根据算法不同对图像数据进行运算，并得到目标的位置信息和伺服模块的旋转角度信息；伺服模块根据从图像处理模块传输的旋转角度进行目标的跟踪，自主调焦功能的高速摄像机根据目标位置信息进行自动对焦。本发明的系统和方法可应用到生产生活中的高速目标识别和检测场景，能实现复杂场景下对高速运动目标的稳健跟踪。

技术领域

本发明涉及可编程视觉芯片以及高速物体检测、追踪领域，尤其涉及基于多层次异构并行处理的高速追踪系统及方法，具有高速度、高集成、低功耗、低成本的优势，可应用于安全监控、工业生产领域和生活领域的高速目标的跟踪等。

背景技术

随着计算机的应用和机器视觉的发展，通过相机采集图像并进行高速目标检测和追踪的高速视觉目标跟踪技术取得了较大进步并广泛应用到工农业生产生活中。根据使用相机的种类，当前视觉目标跟踪系统的相机采用传统图像传感器采集图像数据，导致图片采集的帧率较低、图片获取分辨率低；根据处理器的种类，当前视觉目标跟踪系统基于计算机/通用处理器的跟踪系统，由于传输速度限制、缺乏跟踪方法的针对性支持，系统处理速度慢，无法应用在对实时性要求较高的高速视觉追踪领域中。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种高速追踪系统及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提出了一种高速追踪系统，其特征在于，所述高速追踪系统包括高速图像采集装置、二维伺服执行控制响应模块、二维伺服模块、图像数据采集传输模块和图像处理模块；其中：

高速图像采集装置具有自主调焦功能；

高速图像采集装置采集的图像信号通过图像数据采集传输模块输入到图像处理模块；

二维伺服执行控制响应模块基于图像处理模块输出的控制信息生成二维伺服模块的控制指令并将其发送给所述二维伺服模块；

所述图像处理模块集成了像素级、块级以及分布式多级异构并行处理单元，具备图像特征检测、特征提取、特征分类以及深度学习卷积算法的处理功能；其中，所述图像处理模块先通过像素级处理器的像素处理单元PE阵列完成像素级并行算法，然后通过块级并行处理器中的块处理单元PPU访问像素级处理器像素处理单元PE阵列中的图像块以完成局部特征提取算法，最后利用分布式计算实现对提取的局部特征进行快速分类，生成所述的控制信息，从而实现基于多层次异构的并行处理。

作为本发明的另一个方面，还提出了一种基于多层次异构并行处理的高速追踪方法，其采用如上所述的高速追踪系统来实现，其特征在于，所述高速追踪方法包括以下步骤：

当追踪目标出现在所述带有自主调焦功能的高速图像采集装置的视野中时，图像信息采集传输模块从所述高速图像采集装置中接收图像数据，经过图像降噪处理后传输到图像处理模块；

图像处理模块经过对所述图像数据进行像素级、块级和分布式并行处理，得到所述追踪目标的位置信息，并将位置信息传送给所述二维伺服执行响应控制模块，同时对位置信息进行判断，得到调焦系数并传给所述带有自主调焦功能的高速图像采集装置，完成高速图像采集装置的自主调焦；

二维伺服执行响应控制模块对追踪目标的位置信息进行计算，得到方向信息和旋转角度信息；二维伺服模块接收到来自二维伺服执行响应控制模块的方向信息和旋转角度信息后，进行相应的旋转；

同时，图像处理模块将所述追踪目标信息显示到显示模块上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：