基于System Generator的目標跟蹤的算法實現

　　引言

　　目標跟蹤指的是圖像目標跟蹤，它對圖像序列中的動目標進行檢測、提取、識別和跟蹤，獲得目標的運動參數、運動軌跡，從而進一步處理和分析，實現運對動目標的行動理解，以完成更高一級的任務。現在目標的跟蹤運用于社會的各個角落，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公司合作開發的System Generator開發平臺。現在實現目標跟蹤的算法很多，但是本文采用的是一種新的算法——模塊匹配算法。使用該算法來實現目標跟蹤的流程如圖1所示。

　　工作原理

　　本文的最大特點是在System Generator上實現模塊匹配算法，最終實現目標的跟蹤。

　　模塊匹配算法

　　匹配就是建立這些聯系的技術和過程。建立聯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，已知該圖中有要找的目標，且該目標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，確定其坐標位置。即用一個包含m* n個像素的模板圖像，在待匹配圖像中的ROI區域(假設m* n)中滑動，計算模板圖像和待匹配圖像中的相同大小的子圖像的相關系數，當相關系數的值取極值時的匹配子圖像認為是與模板圖像最接近的區域，而這個區域的中心認為是最佳跟蹤點。求相關系數公式如式(*)所示：

　　式中，R(x,y)為模板和待匹配圖像的相關系數;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。計算得到的最小R(x,y)的位置就是目標位置。為提高計算速度，取一個誤差閾值R0(x,y)，當R>R0時就停止該點的計算　，繼續下一點計算。本文中的模板采用的是13x13的預先設置好的固定模板。