基于DSP的视频图象目标快速识别与跟踪系统设计
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摘要
本文介绍了一个基于计算机AT总线，采用通用高速数字信号处理器
（DSP）和可编程逻辑器件（CPLD）构成的图象目标快速识别与跟踪系统。该
系统是为了提高搜索视频图象目标的速度，实现对目标识别与跟踪处理的实时
性而开发的。系统可以对图象目标进行快速、准确地识别和定位。
文章分别从硬件和软件两部分对系统进行了详细论述。软件部分旨在实现
图象目标的识别与跟踪，先通过采用模板匹配算法对目标进行匹配识别，然后
利用形心计算给出图象目标的具体位置信息，从而实现图象目标的跟踪，最后
绘制出目标的跟踪轨迹曲线。硬件电路是在软件实现的基础上设计的，它的前
期处理是实现视频图象信号的采集，其中逻辑功能的实现主要使用了CPLD；
后期处理采用DSP芯片来实现软件算法。
系统有两个突出的优点，一是实时性，硬件电路器件的执行速度，软件部
分直接采用C50汇编指令编程、对算法进行优化都保证了系统实时性的实现；
另一个优点就是集成度高、功耗低，集中体现在系统使用了CPLD和DSP芯
片。
Based on AT Bus and utilizing DSP and CPLD, a high-speed recognition and
tracking system which can locate, recognize and track the video image target quickly
and accurately is presented in this paper. The system is developed with purpose of
high speed in searching target and the real-time of target tracking.
In this paper, hardware and software are discussed in detail respectively. The
main function of software is to recognize and track the image target. The image
target is recognized by template matching first and then the poid coordinate is
calculated. At last the tracking of the video image target is drawn. To support the
software, the hardware can capture the video image signal at first and help to realize
the algorithm by DSP.
The system is specialized in two aspects: one is real time and the other is
higher integration, lower power dissipation and better augmentability.
（DSP）和可编程逻辑器件（CPLD）构成的图象目标快速识别与跟踪系统。该
系统是为了提高搜索视频图象目标的速度，实现对目标识别与跟踪处理的实时
性而开发的。系统可以对图象目标进行快速、准确地识别和定位。
文章分别从硬件和软件两部分对系统进行了详细论述。软件部分旨在实现
图象目标的识别与跟踪，先通过采用模板匹配算法对目标进行匹配识别，然后
利用形心计算给出图象目标的具体位置信息，从而实现图象目标的跟踪，最后
绘制出目标的跟踪轨迹曲线。硬件电路是在软件实现的基础上设计的，它的前
期处理是实现视频图象信号的采集，其中逻辑功能的实现主要使用了CPLD；
后期处理采用DSP芯片来实现软件算法。
系统有两个突出的优点，一是实时性，硬件电路器件的执行速度，软件部
分直接采用C50汇编指令编程、对算法进行优化都保证了系统实时性的实现；
另一个优点就是集成度高、功耗低，集中体现在系统使用了CPLD和DSP芯
片。
Based on AT Bus and utilizing DSP and CPLD, a high-speed recognition and
tracking system which can locate, recognize and track the video image target quickly
and accurately is presented in this paper. The system is developed with purpose of
high speed in searching target and the real-time of target tracking.
In this paper, hardware and software are discussed in detail respectively. The
main function of software is to recognize and track the image target. The image
target is recognized by template matching first and then the poid coordinate is
calculated. At last the tracking of the video image target is drawn. To support the
software, the hardware can capture the video image signal at first and help to realize
the algorithm by DSP.
The system is specialized in two aspects: one is real time and the other is
higher integration, lower power dissipation and better augmentability.
引文
[1] “数字图象处理及模式识别”，北京理工大学出版社，沈庭芝，方子文著， 1997
[2] “图象处理和分析-图象工程”(上册)，清华大学出版社，章毓晋著，1998
[3] “数字图象处理及其应用”，国防工业出版社，孙仲康，沈振康编著，1983
[4] “模拟电子技术基础”，高等教育出版社，童诗白著，1994
[5] “数字电子技术基础”，高等教育出版社，阎石，1996
[6] “图象采集卡的设计”，上海交通大学毕业设计论文，潘志扬，1998
[7] “高级逻辑器件与设计”，电子工业出版社，齐怀印，卢锦，1996
[8] “电视原理”，国防工业出版社，天津大学电视研究室，1981
[9] “计算机视觉”，科学出版社，马颂德，张正友，1998
[10] “图象识别技术及其应用”，机械工业出版社，李月景，1983，7～11
[11] “微机图象处理系统”，清华大学出版社，苏光大著，1999． 12
[12] “数字图象处理导论”，西北工业大学出版社，赵荣椿著，1995
[13] "CPID技术及其应用”，宋万杰 罗丰 吴顺君编著 西安电子科技大学 出 版社，1999
[14] “数字化时代的基石-DSP发展应用纵横谈”，戴敏，1999
[15] “DSP技术的现状及发展”， “电子技术与应用”，刘荣， 1999． 4，VOL．25
[16] 基于双内存的图象采集卡的设计，“电子技术应用”，潘志扬，潘俊民， VOL．26，2000． 11 53～59
[17] 基于FPGA技术的新型高速图象采集，“电子技术应用”，沙吉乐等， VOL．26，2000． 9，65～66
[18] 利用电话线传输视频图象的一种DSP应用，电子技术应用，赵慧民 庄宏 成，VOL．25，1999． 11 47～48
[19] “高速CMOS集成电路”，国防工业出版社，中国集成电路大全编委会编， 1995
[20] TMS320C3×浮点DSP的高效编程，“电子技术“，王金础，余松煜，
VOL．26， 1999． 10，41～43
[21] 视频信号图象叠加系统设计与M6237的应用，“电子技术应用”，丘江， 杨静，刘波，VOL．27，2001． 2，56～58
[22] "基于DSP的实时目标跟踪器”，“光电工程”，姜凌涛等，VOL．17，1990． 6
[23] “TMS320C6201数字信号处理器在图象处理中的应用”，“电子技术应用”， 徐盛，陈键，VOL．25，1999． 1，70～72
[24] “TMS320C5×的混合语言编程”,“电子技术”，庄健敏，余松煜，VOL．27， 2000． 2，41～43
[25] “基于TMS320C80视频系统中数据传输的硬件优化”,“电子技术应用”， 严枫，余松煜等，VOL．26，1999． 2，48～50
[26] “铁路枕木图象自动识别系统”，“电子技术应用”,朱红卫，1999． 11，20～22
[27] “一种基于视频图象处理的识别系统”，“电子技术”，冯月霞，刘波等， VOL．28，2001． 4，8～10
[28] “用TMS320C50实现图象目标的形心捕获”，“光子学报’，冯月霞，刘波， VOL．30，2001． 4，455～459
[29] “TDI-CCD视频信号数字处理技术的研究”， 中国科学院西安光机所硕士 研究生论文，刘国媛，2000
[30] “TMS320C25在数字信号处理中的应用研究”, 中国科学院西安光机所 硕士研究生论文，冯建波，1993
[31] “全视场中目标信号的捕获及形心处理”, 中国科学院西安光机所硕士研 究生论文，何红，1993
[32] “成像跟踪技术与研究”，中国科学院西安光机所硕士研究生论文，吴斌， 1995年
[33] The Programmable Logic Data Book．Xilinx Company 1999
[34] Data Ssheet of SAA7222-Video Iuput Processor(VIP)．Philips Company， 1999
[35] TMS320C5× User Guide，1990，Texas Instruments
[36] Jennifer Eyre．DSP Processors Hit the Mainstream．Cover Feature，1998． 8
[2] “图象处理和分析-图象工程”(上册)，清华大学出版社，章毓晋著，1998
[3] “数字图象处理及其应用”，国防工业出版社，孙仲康，沈振康编著，1983
[4] “模拟电子技术基础”，高等教育出版社，童诗白著，1994
[5] “数字电子技术基础”，高等教育出版社，阎石，1996
[6] “图象采集卡的设计”，上海交通大学毕业设计论文，潘志扬，1998
[7] “高级逻辑器件与设计”，电子工业出版社，齐怀印，卢锦，1996
[8] “电视原理”，国防工业出版社，天津大学电视研究室，1981
[9] “计算机视觉”，科学出版社，马颂德，张正友，1998
[10] “图象识别技术及其应用”，机械工业出版社，李月景，1983，7～11
[11] “微机图象处理系统”，清华大学出版社，苏光大著，1999． 12
[12] “数字图象处理导论”，西北工业大学出版社，赵荣椿著，1995
[13] "CPID技术及其应用”，宋万杰 罗丰 吴顺君编著 西安电子科技大学 出 版社，1999
[14] “数字化时代的基石-DSP发展应用纵横谈”，戴敏，1999
[15] “DSP技术的现状及发展”， “电子技术与应用”，刘荣， 1999． 4，VOL．25
[16] 基于双内存的图象采集卡的设计，“电子技术应用”，潘志扬，潘俊民， VOL．26，2000． 11 53～59
[17] 基于FPGA技术的新型高速图象采集，“电子技术应用”，沙吉乐等， VOL．26，2000． 9，65～66
[18] 利用电话线传输视频图象的一种DSP应用，电子技术应用，赵慧民 庄宏 成，VOL．25，1999． 11 47～48
[19] “高速CMOS集成电路”，国防工业出版社，中国集成电路大全编委会编， 1995
[20] TMS320C3×浮点DSP的高效编程，“电子技术“，王金础，余松煜，
VOL．26， 1999． 10，41～43
[21] 视频信号图象叠加系统设计与M6237的应用，“电子技术应用”，丘江， 杨静，刘波，VOL．27，2001． 2，56～58
[22] "基于DSP的实时目标跟踪器”，“光电工程”，姜凌涛等，VOL．17，1990． 6
[23] “TMS320C6201数字信号处理器在图象处理中的应用”，“电子技术应用”， 徐盛，陈键，VOL．25，1999． 1，70～72
[24] “TMS320C5×的混合语言编程”,“电子技术”，庄健敏，余松煜，VOL．27， 2000． 2，41～43
[25] “基于TMS320C80视频系统中数据传输的硬件优化”,“电子技术应用”， 严枫，余松煜等，VOL．26，1999． 2，48～50
[26] “铁路枕木图象自动识别系统”，“电子技术应用”,朱红卫，1999． 11，20～22
[27] “一种基于视频图象处理的识别系统”，“电子技术”，冯月霞，刘波等， VOL．28，2001． 4，8～10
[28] “用TMS320C50实现图象目标的形心捕获”，“光子学报’，冯月霞，刘波， VOL．30，2001． 4，455～459
[29] “TDI-CCD视频信号数字处理技术的研究”， 中国科学院西安光机所硕士 研究生论文，刘国媛，2000
[30] “TMS320C25在数字信号处理中的应用研究”, 中国科学院西安光机所 硕士研究生论文，冯建波，1993
[31] “全视场中目标信号的捕获及形心处理”, 中国科学院西安光机所硕士研 究生论文，何红，1993
[32] “成像跟踪技术与研究”，中国科学院西安光机所硕士研究生论文，吴斌， 1995年
[33] The Programmable Logic Data Book．Xilinx Company 1999
[34] Data Ssheet of SAA7222-Video Iuput Processor(VIP)．Philips Company， 1999
[35] TMS320C5× User Guide，1990，Texas Instruments
[36] Jennifer Eyre．DSP Processors Hit the Mainstream．Cover Feature，1998． 8