基于雙核機制的機載實時圖像跟蹤系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

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1、工程碩士學位論文基于雙核機制的機載實時圖像跟蹤系統(tǒng)設計與實現(xiàn)作者姓名譚棟梁工程領域控制工程校內(nèi)指導教師裴海龍教授校外指導教師張宇高級工程師所在學院自動化科學與工程學院論文提交日期2015年12月DesignandImplementationofAirborneReal-TimeImageTrackingSystemBasedonDual-CoreMechanismADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：：：TanDongliangSupervisor：：：P

2、rof.PeiHailongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China：１０５６１分類號：ＴＰ２７７學校代號學號：２０１３２１０１巧８２華南理工大學碩：ｔ學位論女基于雙核機制的機載實時圖像跟蹤系統(tǒng)設計與實現(xiàn)作者姓名：譚棟梁指導教師姓名、職稱：裴海龍教授張宇離級工程師申請學位級別：工程碩古工程領域名稱：控制工程論文形式■＞／：□產(chǎn)品研發(fā)□工程沒計應用研究□工程／項目管理□調(diào)研報告研巧方向：嵌入式系統(tǒng)技術論文提交日期?。牐玻?/p>

3、１５年１２月３１日論文答辯日期；２０１６年３月２５日學位授予單位：華南理工大學學位授予日期：年月日答辯委員會成員：摘要本文立足于廣東省科技廳消防無人機低空災難監(jiān)測監(jiān)控項目要求，搭建了一套機載實時圖像跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括地面控制站部分、系統(tǒng)通訊部分、機載云臺控制部分與圖像識別部分，其中圖像識別與云臺控制是整個系統(tǒng)的核心。主要通過TI雙核機制，以DSP作為算法服務器來提高整個系統(tǒng)的數(shù)值處理能力，最終系統(tǒng)實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)處理與目標跟蹤。系統(tǒng)主要分為兩大部分，地面控制軟件部分與機載軟件部分。地面站部分是人機交

4、互入口，采用GTK編寫，完成控制指令的收發(fā)與視頻的實時顯示。其中指令的交互主要利用UDP技術，并為此設計了一套基于應用層的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，是空地軟件信息編解碼的依據(jù)。而視頻的實時顯示則采用開源播放器VLC與網(wǎng)絡攝像頭提供的實時視頻流完成。機載軟件部分是本文重點，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心，主要包括圖像識別與云臺控制。該部分核心在于TI多媒體處理器DM3730DSP核與ARM核的協(xié)同工作，通過利用DSP強大的數(shù)值運算能力與雙核的并行工作來大幅提高系統(tǒng)的實時性能。其中ARM核主要負責I/O事件處理，包括控制信號的編解碼、視頻采集、云臺

5、控制與DSP運行控制，主要通過多線程技術實現(xiàn)。其中視頻采集利用V4L2技術，云臺控制采用ONVIF協(xié)議與PID控制理論完成，DSP運行控制則通過TI核間底層驅(qū)動軟件DSPLink完成。另外DSP核是圖像算法的運行平臺，與ARM核構成C/S服務結(jié)構，其中DSP為圖像算法服務器，ARM核為算法消費客服端，通過遠程調(diào)用方式完成算法調(diào)用，實現(xiàn)利用了TICodecEngine軟件框架完成核間通信與數(shù)據(jù)共享。本文圖像識別算法采用經(jīng)典的camshift算法，利用TIDSP算法標準xDAIS編程實現(xiàn)，實際DSP運行實時性高、識別效果優(yōu)良

6、。最后本文對整個機載系統(tǒng)進行了聯(lián)調(diào)測試，主要分析了系統(tǒng)的抗干擾性與速度跟蹤能力，實驗表明本系統(tǒng)高效、實時、友好。在輸入為320*240視頻幀時，其處理能力達到了21.6fps。關鍵詞：圖像跟蹤；雙核開發(fā)；CodecEngine；CamshiftIAbstractBasedontheprojectofGuangdongProvincialDepartmentofScienceandTechnology,whichfocusesonthemonitoringandcontrollingfiredisasterUAV(Unma

7、nnedAerialVehicle)atlowaltitude,thispaperbuiltasetofairbornereal-timeimagetrackingsystem.Thesystemmajorcomponentconsistsoffoursection:groundstationsection、systemcommunicationsection、airbornePTZcontrolsectionandimagerecognitionsection,wheretheimagerecognitionandPT

8、Zcontrolarethecoreparts.Thesystem,ultimately,realizesthefunctionofreal-timedataprocessingandtargettrackingbyusingTIdual-coremechanism、thenumericalprocessingcap