关键词：
视频采集
DSP实时系统
目标检测
多目标跟踪
嵌入式系统
摘要：
随着科技的飞速发展以及社会生活水平的提高,越来越多的高科技产品运用在生活中,成为不可缺失的一部分。在安全防范领域中,视频监控发挥着举足轻重的作用。多目标跟踪技术是视频监控的研究热点,该项技术提供了视频中感兴趣的目标位置以及运动轨迹等重要信息,是进行后续的目标识别、行为分析的前提。但是在实际场景中,需要控制功耗、人力物力成本等因素。本文致力于设计一套实时高效的多目标跟踪系统。首先,本文针对智能视频监控的应用以及复杂场景需求,设计研发了基于在线检测的多目标跟踪系统,克服了长期以来多目标跟踪算法依赖离线检测的问题。本文以双片TMS320C6678 DSP核心板、Kintex-7 FPGA底板和Jetson TX2开发板构成嵌入式平台,用来实时采集图像以及算法运行。再结合上位机UI界面构成整个多目标跟踪系统,具备了实时在线跟踪、低功耗低成本等优点。其次,在多目标跟踪算法中,本文针对应用场景需求以及传统算法在遮挡、低实时性等方面的缺陷,以SORT多目标跟踪算法为基础,提出四点改进策略,来实现对目标轨迹稳定跟踪。第一,采用表观信息与卡尔曼运动相结合特征来表征目标;第二,引入级联匹配策略,采用最近最先匹配原则,解决了由于相机移动、较长时间遮挡情况下导致轨迹分配错误的问题;第三,采用聚类算法来适应拥挤场景,解决了因目标数量过多而导致轨迹处理速度降低的问题;第四,由于多目标跟踪精度依赖检测器性能,为了提高算法在复杂场景中的跟踪精确率,本文采用了YoloV2检测算法作为多目标跟踪算法的输入,并添加了针对虚警检测信息的抑制策略。最后,本文在系统软件搭建中,分为DSP软件、FPGA软件以及TX2软件三部分。DSP软件以SYS/BIOS实时操作系统为核心运行多目标跟踪算法。软件采用多线程设计思路、C/C++混合编译方式使得代码更加简洁高效。同时引入OpenMP并行方法来提升开发和并行效率。接口方面系统建立了TCP/IP协议栈,采用TCP通信的方式进行设备互联,提供了稳定了数据链路。FPGA软件完成图像采集以及通过SRIO与DSP通信,保证了系统的图像输入可靠性。在TX2软件中,运行YoloV2检测算法,为跟踪系统提供输入。此外,添加了以MFC框架开发的上层软件,作为跟踪系统的界面显示。本文设计的多目标跟踪系统由标清摄像头、K7 FPGA前端采集板,双片DSPC6678实时跟踪平台、TX2目标检测平台和上位机UI软件界面构成。本文最后对算法和系统进行测试与分析,验证了系统的功能性以及实时性。
