在没有红外探测器或其它图画收集设备的条件下，能够先开发依据ＰＣＩ总线的图画处理渠道，由计算机模仿图画的生成并完结图画的高速传输，以缩短体系开发周期，使体系灵敏、有用、便于进行功用扩展。选用美国ＴＩ公司的新一代高性能浮点数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１（以下简称Ｃ６７０１）研发了实时图画辨认与盯梢处理渠道，运用不变矩进行图画辨认，选用质心盯梢计划，获得了很好的实验作用。充分发挥了Ｃ６７０１强壮的数字信号处理才能，并为后续的研讨供给了很好的软硬件渠道根底。
１ Ｃ６７０１数字信号处理器简介
Ｃ６７０１芯片内有８个并行处理单元，分为相同的两组。选用甚长指令字ＶＬＩＷ结构，使Ｃ６７０１成为高性能的数字信号处理芯片。其单指令字长为３２ｂ，８个指令组成一个指令包，总字长为２５６ｂ。芯片内部设置了专门的指令分配模块，能够将每个２５６ｂ指令包一同分配到８个处理单元，８个单元可一同运转。芯片的最高时钟频率到达１６７ＭＨｚ，此刻浮点运算处理才能可到达１ＧＦＬＯＰＳ。外部存储器接口ＥＭＩＦ支撑８／１６／３２ｂ数据宽度的各种类型的同步、异步存储器,便于体系扩展。Ｃ６７０１片内有６４ＫＢ的数据ＲＡＭ和６４ＫＢ的程序ＲＡＭ；片外存储空间分为４个区（ＣＥ０、ＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ３）；有４个彼此独立的可编程ＤＭＡ通道，还有第五个ＤＭＡ通道可与ＨＰＩ接口。
２ ＰＣＩ９０５４的首要特点及运用
ＰＣＩ０９０５４是美国ＰＬＸ公司出产的一种３２ｂ ３３ＭＨｚ的ＰＣＩ总线主控Ｉ／Ｏ加速器。选用先进的ＰＬＸ流水线结构；契合ＰＣＩ本地总线标准２．２版，突发传输速率到达１３２ＭＢ／ｓ；本地总线复用／非复用的３２ｂ地址／数据线，有 Ｍ、Ｊ、Ｃ三种作业形式，但Ｃ形式的数据和地址总线对错复用的；支撑８ｂ、１６ｂ、３２ｂ外围设备和存储设备，本地总线操作速率高达５０ＭＨｚ；内部有６种可编程的ＦＩＦＯ，可完结零等候的突发传输及本地总线时钟和ＰＣＩ总线时钟的异步操作，支撑主形式、从形式和ＤＭＡ传输形式。ＰＣＩ９０５４是一种性价比高的ＰＣＩ桥接芯片。
图１给出了ＰＣＩ总线接口衔接图，运用２Ｋ的ＳＴ９３ＣＳ５６串行ＥＥＰＲＯＭ作为ＰＣＩ９０５４的装备芯片，图中双口ＲＡＭ可规划成３２ｂ、１６ｂ或８ｂ。ＰＬＸ９０５４作业在Ｃ形式下。本地总线晶振为３０ＭＨｚ，经过测验ＰＬＸ９０５４作业在从形式单字节读写的状况下，本地总线速度已达１２ＭＢ／ｓ。依据实践图画传输需求（图画巨细为２５６×２５６，深度为８ｂ的灰度图画）帧频为２５帧／ｓ，现已满足需求。为了再进步传输速度，ＰＬＸ９０５４能够开发成突发或ＤＭＡ传输办法。运用ＣＰＬＤ(Ｘｉｌｉｎｘ的ＸＣ９５１０８)完结ＰＣＩ９０５４到双口ＲＡＭ的译码电路，本地地址空间可寻址巨细为１ＭＢ，１ＭＢ的本地地址空间映射为地址００００００００Ｈ～０００ｆｆｆｆｆＨ,ＰＣＩ总线的地址空间（计算机主动分配）为ｅｆ１０００００Ｈ～ｅｆ１ｆｆｆｆｆＨ，一同要求ＰＣＩ基址空间２（对应寄存器ＰＣＩＢＡＲ２）映射到本地地址空间０(对应寄存器ＬＡＳ０ＢＡ()即ＬＡＳ０ＲＲ寄存器设为ｆｆｆ０００００Ｈ,ＬＡＳ０ＢＡ寄存器设为０００００００１Ｈ。其间，ＬＡＳ０ＢＡ的最低方位成“１”，表明ＰＣＩ直接从形式拜访本地地址空间０，使能译码；写“０”则制止使能。ＰＣＩＢＡＲ２的值为ｅｆ１０００００Ｈ。
图2 图画处理体系硬件框图
运用ＷｉｎＤｒｉｖｅｒ６．０１驱动程序开发工具生成ＰＣＩ图画传输卡的ＷＤＭ驱动程序代码，用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０编写运用程序，完结图画处理版与ＰＣ机之间的高速率的图画序列传输。
３ 图画处理板硬件规划
体系硬件框图如图２所示。图画处理板以ＤＳＰ Ｃ６７０１为中心，Ｃ６７０１首要担任图画处理，包含对方针的辨认和盯梢，并给出终究的盯梢角差错。源图画经过ＰＣＩ接口卡传入图画处理板的两片双口ＲＡＭ，两片双口ＲＡＭ选用乒乓式存储。即为了确保图画处理的实时性，当一片ＲＡＭ接纳数据时，另一片ＲＡＭ为ＤＳＰ供给图画处理的数据。ＳＤＲＡＭ用作ＤＳＰ ＲＡＭ的扩展，存储图画处理的中心成果。图画处理后的方位与俯仰视点数据经过８２Ｃ５２转换成串行数据，再经ＤＳ８９２１转换成ＲＳ－４２２电平，送给体系的后续电路。
ＦＰＧＡ选用Ａｌｔｅｒａ公司的ＡＰＥＸＥＰ２０Ｋ２００,完结整个图画处理板的译码逻辑，并承当部分图画处理功用。ＡＰＥＸＥＰ２０Ｋ２００门数为２０万门，选用串行装备时有必要运用两片ＥＰＣ２。ＦＰＧＡ装备在Ｃ６７０１的ＣＥ０空间。ＦＬＡＳＨ选用４Ｍｂ的ＡＭ２９ＬＶ０４０，用作ＤＳＰ ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ加载程序时的８ｂ ＲＯＭ，只能装备在ＣＥ１空间，由于Ｃ６７０１只要ＣＥ１空间能够与８ｂ／１６ｂ的“窄存储器”接口。ＳＤＲＡＭ的容量为４Ｍ×３２ｂ，装备在ＣＥ２空间。两片双口ＲＡＭ为ＣＹ７Ｃ０２８Ｖ，容量为６４Ｋ×１６ｂ，都装备在ＣＥ３空间，地址别离译为０ｘ０３００００００和０ｘ０３０４００００。Ｃ６７０１的ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]＝０１１０１,即存储器映射办法为ＭＡＰ１、８ｂｉｔＲＯＭ加载、地址０处的存储器对应为ＤＳＰ内部程序ＲＡＭ。
４ 软件算法
图画由计算机经ＰＣＩ卡传到图画处理板的双口ＲＡＭ后，ＤＳＰ对图画进行预处理，包含图画校对、图画滤波，之后进行图画切割和辨认。当辨认出方针时设置盯梢波门，则后续图画序列在波门内进行盯梢。本体系辨认的方针为高空飞翔的飞机图画，选用的辨认算法要求具有平移、旋转和份额的辨认特征不变性，一同要求盯梢速度快。
４.１ 图画切割
图画切割的意图是将图画方针和布景切割开来，然后知道方针的大致方位。现在已有各式各样的办法，其间简略有用的办法是直方图切割法中的最大间隔法（类间方差门限法）。它的基本思想是：在直方图取值范围内，任一灰度级可将直方图分为左右两部分，假如这两部分的灰度均值与整体的灰度均值相距最大，则该灰度级就取为切割门限。这种切割技能可由如下公式描绘：
Ｄ(ｌ′)＝{[λ(l)-μPo(l)] 2}/Po(l)[1-Po(l)] (1)
式中,
，Ｐｌ为灰度ｌ级处的概率。切割的准则是将Ｄ(ｌ′)为最大值的灰度级ｌ′作为图画切割的门限值。图画中但凡灰度值大于切割门限的像点，均以为是布景中的点；反之，则以为是潜在方针区域中的点。这种切割办法能够精确地找到切割门限，提取方针。
４．２ 图画辨认
图画经过切割后，接下来就要对方针图画辨认。完结方针辨认技能的关键是怎么运用一组特征参数对区域的本质特征进行有用的描绘。适当地挑选特征是很重要的，由于在辨认方针时它是仅有的依据。图画的辨认特征有各式各样的描绘，如方针形状、巨细、计算散布等。这儿运用仿射矩不变量和分散度特征来辨认方针，取得了较好的作用。
关于经过切割（二值）处理的数字图画ｆ(ｘ,ｙ)，能够界说（ｐ＋ｑ）阶矩：
ｍｐｑ＝∑ＸｐＹｑｆ(ｘ,ｙ) （２）
式中, ｐ,ｑ＝０，１，３……
ｆ(ｘ,ｙ)的（ｐ＋ｑ）阶中心矩可用下式表明：
μ＝∑（Ｘ－Ｘ）ｐ(Ｙ－Ｙ)ｑｆ(ｘ,ｙ) （３）
式中,Ｘ＝ｍ１０／ｍ００,Ｙ＝ｍ０１／ｍ００,即(Ｘ,Ｙ)为方针区域灰度质心。
ｆ(ｘ,ｙ)专一地确认一个矩序列{ｍｐｑ}，反之，矩序列{ｍｐｑ}也仅有确认ｆ(ｘ,ｙ)。在此运用公式（４）的５个几许矩不变量[４]，再加上分散度特征一同代入方针匹配公式[２]进行方针辨认。
φ１＝η２０＋η０２
φ２＝(η２０－η０２)２＋４η 2 11
φ３＝η２０η０２２－η （４）
φ４＝(η３０－３η１２)２＋(３η－η０３)２
φ５＝(η３０＋η１２)２＋(η＋η０３)２
其间,ηｐｑ＝μｐｑ／(μ００)(ｐ＋ｑ＋２)／２。
此５个不变矩对方针区域的平移(Ｔ)、旋转(Ｒ)和区域的份额巨细(Ｓ)坚持不变。
４．３ 方针盯梢与轨道猜测
辨认出方针后，依据方针确认盯梢波门巨细，在盯梢波门内进行盯梢，波门的巨细选用自适应设置。常用的盯梢算法有波门盯梢、图画匹配盯梢和多模盯梢算法，考虑到布景较简略，选用依据公式（１）的质心盯梢计划。把波门的中心Ｇ(ｘＧ,ｙＧ)和方针质心Ｔ(ｘＴ,ｙＴ)的差错作为盯梢差错，经过ＲＳ－４２２接口输出给后续处理板来实时进行盯梢。
在盯梢过程中，方针的方位依照本身的运动办法不断改变着，一同方针也会出现被遮挡的状况。此刻，需求对方针的运动轨道进行猜测，能够选用依据最小二乘法的归纳猜测器来猜测[２]，以为方针的运动轨道能够是直线和二次曲线的某种组合。即
f(ｋ＋１)＝Ｗfl(ｋ＋１)＋(１－Ｗ)fｑ(ｋ＋１) （５）
式中，fl(·）为线性猜测器；fｑ(·）为平方猜测器，Ｗ为权函数（０≤Ｗ≤１）。
权函数能够依据实时测得的平方猜测器的差错而实时构成。当平方猜测器差错较大时，则增大权值，不然减小权值。线性和平方猜测器的回忆点数Ｎ的选取要视具体作业景象而定。当特征量的改变不是太快时，Ｎ值应选得稍大些，这样也有利于按捺噪声的搅扰；若特征量改变甚快，则Ｎ应选用较小的值。一般挑选Ｎ≤５,当Ｎ＝２时，线性猜测有利于跟上机动性较高的方针；当Ｎ＝５时，猜测的方针运动轨道比较滑润，有较强的抗搅扰才能。
５ 实验成果
选用２５６×２５６巨细、深度为８ｂ的接连１５０帧灰度图画进行实验，到达盯梢速度为２５帧／ｓ的实时盯梢作用，整个体系作业安稳、牢靠、灵敏且易于扩展。图３给出了盯梢的成果。
