跟踪移动物体使用CoordinateDifference sbRIO芯片算法

Pavithra G¹Priyamvada辛格²

PG学生(VLSI设计和嵌入式系统),部门的ECE EPCET,卡纳塔克邦,印度班加罗尔
Asst.教授,部门的ECE EPCET,卡纳塔克邦,印度班加罗尔

文摘

在这篇文章中,对象跟踪系统使用协调不同算法和模板匹配。sbRIO芯片设计,包括现场可编程门阵列(FPGA)和DSP。sbRIO可以处理176 x144分辨率视频序列的位置,并提供一个预定义的对象实时使用虚拟仪器软件12.0视力和运动。conceptsof模式匹配和协调差分算法使它简单而高效。罗技c110相机被用来获取视频帧和跟踪对象。模式匹配是用来匹配模板,找到图像中对象的协调价值。一旦协调对象的价值被发现,它是由摄像机跟踪。自动跟踪过程中,摄像机被安装在pan-tilt安排与步进电机,同步协调的不同算法。当对象被跟踪移动的某些像素的相机,pan-tilt设置自动调整移动相机,保持对象的视图。这种跟踪系统是用于自动视频会议系统和也有应用程序监视工具。

关键字

sbRIO、步进电机、虚拟仪器(运动和视觉)

介绍

本文的目的是开发一个实时跟踪系统健壮对光照变化这样的令人不安的情况下,对象形状变形和部分遮挡的目标图像。采用坐标差分算法,系统已经取得了强劲的对光照变化和小对象形状的变化。为了实现实时性能跟踪,VLSI硬件实现友好的算法了。

多个坐标再生,一个统计方法,实现了跟踪功能,采用在线学习来提高跟踪性能。由于算法的硬件实现友好,对象跟踪系统是建立高效sbRIO实现实时跟踪能力。工作频率的60 MHz,主要处理电路可以完成一帧图像的处理在0.1毫秒(640 x480像素)高速模式和0.8毫秒的高精度模式。实验结果表明,该系统能处理各种复杂的情况;包括现场照明变化、物体变形和部分遮挡。基于系统建立在sbRIO,我们讨论这个问题的算法的VLSI芯片实现和自我系统的初始化,即自主定位跟踪对象的初步框架。

相机捕捉图像并将其发送给sbRIO。sbRIO从相机和流程将输入图像图像使用软件逻辑解释在第四部分给出了4数字输出值的步进电机驱动circui t。驱动电路需要12 v电压自动触发,因此我们给这个外部电压的电池,如图1所示。现在驱动电路通过其4数字输出的4步进电机的输入。由此,步进电机旋转方向各自为了保持架内的对象。

协调不同的算法

在每一个连续帧,我们发现到底是(协调价值)的模板使用模式匹配算法。一旦发现,减去当前协调价值和参考坐标的值模板的偏差在每一帧的视频。旋转电机相应的方向(哪个是必要的),直到模板图像的中心。模板位置的偏差+ / - 10是被忽略的,因为相机聚焦的对象或模板即使这个偏差,如图2所示。

软件实现

3.1步骤用于系统的设计:

•使用软件是虚拟仪器与2012年的版本。

•视觉和运动,马克斯在虚拟仪器的使用

•摄像头捕捉图像(30 fps, 176 x144图像大小。)并将其发送到笔记本电脑通过USB端口。笔记本电脑包含在循环自罗技C110与sbRIO不兼容。

•我们需要使用NI相机是兼容sbRIO为了使项目独立。这样做有一些限制

•出借倪相机是非常困难的

•项目的成本增加

•sbRIO将输入图像从笔记本电脑通过网线和流程图片如下:

•让我们假设176 x144图像的大小。我们必须找出图像的中心坐标的值,说它作为参考点(88 x72在这种情况下)。

•这个项目只局限于水平方向因此y坐标值不是从现在的担忧。

•一旦sbRIO得到图像的笔记本电脑,它执行模式匹配在3.2.1节解释说。模式匹配的模板映像的确切位置的主要形象。

•一旦模板的位置或价值坐标,sbRIO减去目前公司纵坐标值与参考坐标中心值(88)偏差。

•偏差可以是积极的还是消极的。

•如果积极,汽车朝一个方向旋转

•如果负面,它在相反的方向旋转

•旋转运动到相应的方向不断,直到对象框架内或中心的实时图像。

•电动机不转动2的情况

•对象已经在中心

•模式匹配不能给公司纵坐标值(没有找到对象)。

给出了4步进电机驱动电路的数字输出值。

•驱动电路需要12 v电压自动触发,因此我们给这个外部电压的电池。

•现在驱动电路通过其4数字输出的4步进电机的输入。

•现在因此步进电机旋转方向各自为了保持架内的对象。

硬件实现:

本文的硬件使用国家仪器倪单板里约热内卢(图5)董事会层面的嵌入式设备,提供一个实时处理器,一个Xilinx Spartan-6 FPGA(现场可编程门阵列),模拟和数字I / O,内置外设定制的嵌入式控制和监视应用程序。董事会根据倪,缓解努力从头开始设计一个完整的嵌入式系统,使设计师能够专注于他们的应用程序的自定义部分。

4.1硬件设置

1。通过以太网电缆sbRIO连接到笔记本电脑。

2。sbRIO权力。

3所示。麦克斯从桌面打开,找到sbRIO图标出现在马克斯远程设备。

4所示。记下的IP地址,网关等。

5。找到最后一行的“应取消装置”屏幕。

6。现在去控制面板的网络和共享中心- LAN本地连接(双击)——弹出窗口出现,打开属性——双击IP版本4 (TCP / IP)——修改子网掩码,默认网关,首选DNS服务器sbRIO一样。IP地址应该像去年整数必须是不同的。

7所示。确保软件如倪扫描引擎4.0,倪串行RT 3.8.2等安装。

4.2步骤向sbRIO DOWNLOADLABVIEW代码

1。现在创建FPGA项目。右键单击我的电脑在弹出窗口并添加VI

2。右键单击项目:untitled project1 -新目标和设备好。

3所示。弹出窗口,选择RT sbRIO -双击sbRIO检测——好吧。

4所示。发现设备,它被添加到project explorer窗口。

5。在底盘我们找到所有sbRIO的输入和输出。

1。拖拽输入和输出到VI的框图。

2。连接的输入和输出sbRIO的代码。

3所示。运行VI。

结果

1。仿真结果

2。验证的结果:

在图7中,对象是发现在102公司的纵坐标值。当我们减去这个值与参考点(88)得到-24,负的迹象表明,电机旋转左和24价值给予多大程度上电动机旋转。在图8中,对象是发现在85公司的纵坐标值。当我们减去这个值与参考点(88)3,+ ve迹象表明电动机旋转到它的权利。因为3像素不是关心这个应用程序,电机仍然保持。在图9中,对象是发现在73公司的纵坐标值。当我们减去这个值与参考点(88)15,+ ve迹象表明电动机旋转其权利和15价值给予多大程度上电动机旋转。

结论

hardware-friendly跟踪sbRIO框架建立和实施,从而验证其与超大规模集成技术的兼容性。几个问题,限制硬件性能,如复杂的计算,数据传输,硬件资源的成本,等等,都可以解决。

多个坐标再生,一个统计方法,实现了跟踪功能,采用在线学习来提高跟踪性能。由于算法的硬件实现友好,对象跟踪系统是建立高效sbRIO实现实时跟踪能力。

数据乍一看


图1	图2	图3	图4

图5	图6	图7	图8

图9	图10	图11	图12

引用

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