基于System Generator的目標(biāo)跟蹤的算法實(shí)現(xiàn)

　　引言

　　目標(biāo)跟蹤指的是圖像目標(biāo)跟蹤，它對(duì)圖像序列中的動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測、提取、識(shí)別和跟蹤，獲得目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)軌跡，從而進(jìn)一步處理和分析，實(shí)現(xiàn)運(yùn)對(duì)動(dòng)目標(biāo)的行動(dòng)理解，以完成更高一級(jí)的任務(wù)。現(xiàn)在目標(biāo)的跟蹤運(yùn)用于社會(huì)的各個(gè)角落，如國防、道路安檢等，所以它的前景無比巨大。

　　本文采用的是Xilinx和Mathworks公司合作開發(fā)的System Generator開發(fā)平臺(tái)。現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤的算法很多，但是本文采用的是一種新的算法——模塊匹配算法。使用該算法來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤的流程如圖1所示。

　　工作原理

　　本文的最大特點(diǎn)是在System Generator上實(shí)現(xiàn)模塊匹配算法，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤。

　　模塊匹配算法

　　匹配就是建立這些聯(lián)系的技術(shù)和過程。建立聯(lián)系的目的是為了用已知解釋未知。

　　模板就是一幅已知的小圖像。

　　模板匹配就是在一幅大圖像中搜尋目標(biāo)，已知該圖中有要找的目標(biāo)，且該目標(biāo)同模板有相同的尺寸、方向和圖像，通過一定的算法可以在圖中找到目標(biāo)，確定其坐標(biāo)位置。即用一個(gè)包含m* n個(gè)像素的模板圖像，在待匹配圖像中的ROI區(qū)域(假設(shè)m* n)中滑動(dòng)，計(jì)算模板圖像和待匹配圖像中的相同大小的子圖像的相關(guān)系數(shù)，當(dāng)相關(guān)系數(shù)的值取極值時(shí)的匹配子圖像認(rèn)為是與模板圖像最接近的區(qū)域，而這個(gè)區(qū)域的中心認(rèn)為是最佳跟蹤點(diǎn)。求相關(guān)系數(shù)公式如式(*)所示：

　　式中，R(x,y)為模板和待匹配圖像的相關(guān)系數(shù);r(l,k)是模板圖像像素;g(x,y)是待匹配圖像像素，1≤x≤M-m+1，1≤y≤N-n+1。計(jì)算得到的最小R(x,y)的位置就是目標(biāo)位置。為提高計(jì)算速度，取一個(gè)誤差閾值R0(x,y)，當(dāng)R>R0時(shí)就停止該點(diǎn)的計(jì)算　，繼續(xù)下一點(diǎn)計(jì)算。本文中的模板采用的是13x13的預(yù)先設(shè)置好的固定模板。