iTracker 視頻跟蹤模塊

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iTracker 視頻跟蹤模塊用戶手冊(cè)

型號(hào) iTracker V1.0

一、iTracker 簡(jiǎn)介

1. 簡(jiǎn)介

iTracker 視頻跟蹤模塊，具有尺寸小，接口豐富，圖像處理功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。

iTracker 運(yùn)用*的 Xilinx ZYNQ 系列處理器 XC7Z030，內(nèi)置積相關(guān)目標(biāo)跟蹤和重

心等算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)高清圖像的處理及目標(biāo)的可靠跟蹤。

iTracker 視頻跟蹤模塊

2

iTracker 具有以下特點(diǎn)：

? 1 路 CVBS 模擬視頻輸入，1 路 CVBS/SDI 高清視頻輸入，1 路 CVBS 模擬

/SDI 高清視頻輸出；

? 可將 720 X 576i 的 CVBS 視頻放大至 1080P 以 30 幀的速度經(jīng) SDI 接口輸

出；

? 可將 CVBS 視頻輸入和 SDI 視頻輸入進(jìn)行疊加，以畫中畫方式顯示；

? 支持兩路 RS232 和兩路 RS422 通訊接口，方便與伺服控制/上位機(jī)通訊；

? 內(nèi)置積相關(guān)目標(biāo)跟蹤算法，結(jié)合智能目標(biāo)短暫丟失重捕算法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)穩(wěn)定

跟蹤；

? 板載對(duì)外連接器采用高可靠性的連接器；

? 豐富的 OSD 功能，支持用戶顯示自定義字符，波門十字及跟蹤信息顯示；

? 板載 PMOD 接口，為用戶提供 8 路可配置 IO；

? 預(yù)留 USB、ETHERNET、JTAG、SATA、SDcard 、SONY 一體機(jī) LVDS 視頻輸入

等接口；

? 整板尺寸 80mm X 60mm，是目前市場(chǎng)上尺寸較小的一款全功能視頻跟

蹤模塊。

2. 性能參數(shù)

1) 功能、模式

? 內(nèi)置積相關(guān)目標(biāo)跟蹤算法，結(jié)合智能目標(biāo)短暫丟失重捕算法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

穩(wěn)定跟蹤；

? 豐富的 OSD 功能，支持用戶顯示自定義字符，波門十字及跟蹤信息顯示；

? 兩路視頻可進(jìn)行疊加，以畫中畫方式顯示；

? 兩路視頻可相互切換。

2) 電氣接口

iTracker 視頻跟蹤模塊

3

? 視頻接入 2 路

1 路 CVBS 模擬視頻輸入接口；

1 路 CVBS 模擬/SDI 高清可切換視頻輸入接口。

? 視頻輸出 1 路

1 路 CVBS 模擬/SDI 高清可切換視頻輸出接口。

? 兩路 RS232 和兩路 RS422 通訊接口

? 電源，+12V 1A

3) 機(jī)械特征

? 外形尺寸：80mm X 60mm X 15mm

? 視頻輸入輸出連接器：3 X SMA-JWHD

? 通訊/電源連接器：MDC1-25SW1

4) 環(huán)境

工作溫度：-40℃~80℃ 存儲(chǔ)溫度：

-40℃~80℃ 濕度：大 95%，無(wú)

霜

震動(dòng)：正弦：10g（15-2000Hz）

沖擊：＞30g，11ms，鋸齒波

3. 跟蹤算法描述

iTracker 采用了積相關(guān)目標(biāo)跟蹤算法，該算法適用于復(fù)雜背景下的目標(biāo)配準(zhǔn)，且

匹配精度較高。

相關(guān)跟蹤算法就是對(duì)實(shí)時(shí)圖像和模板圖像進(jìn)行比對(duì)，找出實(shí)時(shí)圖像上與模板

圖像相似程度高的子圖像所在的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)模板圖像的跟蹤。

二、硬件

1. 概述

iTracker 視頻跟蹤模塊

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1) 外形尺寸

整個(gè) iTracker 模塊重量為 67.2g。

圖 1 iTracker 外形尺寸圖

2) 功能框圖

DC/DC

V 12 V 3.3

Xilinx ZYNQ

ADV7180

CVBS

ADV7180

CVBS

LMH0344 SQ

SDI

LMH0302SQ

SDI

CVBS

ADV7393

SONY 一體機(jī)數(shù)字視頻輸入接口

PMOD

RS422 * 2

RS232 * 2

USB

ETHERNET

SDcard

JTAG

SATA

iTracker 視頻跟蹤模塊

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圖 2 iTracker 功能框圖

2. 電氣接口

1) 接口定義 ? 視頻接口

表 1 視頻接口定義

名稱  接插件型號(hào)  功能

視頻輸入 INA

SMA-JWHD

CVBS 模擬/SDI 高清可切換視頻輸入接口

視頻輸入 INB

SMA-JWHD

CVBS 模擬視頻輸入接口

視頻輸出 OUT

SMA-JWHD

CVBS 模擬/SDI 高清可切換視頻輸出接口

? 通訊/電源接口

表 2 通訊/電源接口型號(hào) MDC1-25SW1 定義

引腳序號(hào)  引腳名稱  功能

1  POWER IN

+12V 電源輸入

2  POWER IN

+12V 電源輸入

3  RS422R1+

422 串口 1 接收+

4  RS422R1-

422 串口 1 接收-

5  RS422R2+

422 串口 2 接收+

6  RS422R2-

422 串口 2 接收-

7  GND

地

8  LVDS_CLK+

LVDS 時(shí)鐘+

9  LVDS_CLK-

LVDS 時(shí)鐘-

10  LVDS_IO1+  1.8V IO OR LVDS

11  LVDS_IO1-  1.8V IO OR LVDS

iTracker 視頻跟蹤模塊

6

12  LVDS_IO3+  1.8V IO OR LVDS

13  LVDS_IO3-  1.8V IO OR LVDS

14  GND

電源地

15  GND

電源地

16  RS422T1+

422 串口 1 發(fā)送+

17  RS422T1-

422 串口 1 發(fā)送-

18  RS422T2+

422 串口 2 發(fā)送+

19  RS422T2-

422 串口 2 發(fā)送-

20  RS232_T0

232 串口 0 發(fā)送

21  RS232_R0

232 串口 0 接收

22  LVDS_IO0+  1.8V IO OR LVDS

23  LVDS_IO0-  1.8V IO OR LVDS

24  LVDS_IO2+  1.8V IO OR LVDS

25  LVDS_IO2-  1.8V IO OR LVDS

? PMOD 接口

表 3 PMOD 接口定義

引腳序號(hào)  引腳名稱  功能

1  FPGA_IO_1

用戶可配置 IO 端口 1，3.3V 電平

2  FPGA_IO_2

用戶可配置 IO 端口 2，3.3V 電平

3  FPGA_IO_3

用戶可配置 IO 端口 3，3.3V 電平

4  FPGA_IO_4

用戶可配置 IO 端口 4，3.3V 電平

5  FPGA_IO_5

用戶可配置 IO 端口 5，3.3V 電平

iTracker 視頻跟蹤模塊

7

6  FPGA_IO_6

用戶可配置 IO 端口 6，3.3V 電平

7  FPGA_IO_7

用戶可配置 IO 端口 7，3.3V 電平

8  FPGA_IO_8

用戶可配置 IO 端口 8，3.3V 電平

9  GND

地

10  GND

地

11  3V3  3.3V

12  3V3  3.3V

2) 視頻信號(hào)描述

表 4 視頻信號(hào)描述表

名稱  格式  說(shuō)明

視頻輸入 INA

CVBS

單端輸入，電壓峰峰值 1.0V，阻抗 75Ω

SDI

差分輸入，HD-SDI，阻抗 75Ω

視頻輸入 INB

CVBS

單端輸入，電壓峰峰值 1.0V，阻抗 75Ω

視頻輸出 OUT

CVBS

單端輸出，電壓峰峰值 1.0V，阻抗 75Ω

SDI

差分輸出，HD-SDI，阻抗 75Ω

3) 串口

RS422 串口 1 波特率 115200，8 為數(shù)據(jù)位，1 位停止位，無(wú)校驗(yàn)。

表 5 RS422 串口 1 接收通訊協(xié)議

字節(jié)序號(hào)  名稱  說(shuō)明

1

幀頭 1

0x55

2

幀頭 2

0xaa

3

保留

iTracker 視頻跟蹤模塊

8

4  狀態(tài)控制字

0x01:使 iTracker 處于空閑 IDLE

0x02:使 iTracker 在圖像中心鎖定 LOCK

0x03:使 iTracker 在用戶給定位置鎖定 LOCK

0x04:使 iTracker 在光標(biāo)位置鎖定 LOCK

5  跟蹤模式

0x00:切換至視頻輸入 INA 通道跟蹤 0x01:切換

至視頻輸入 INB 通道跟蹤

6

字符顯示控制

Bit0:為 1 時(shí)顯示字符，為 0 時(shí)不顯示

Bit1:為 1 時(shí)顯示波門十字，為 0 時(shí)不顯示

Bit2:為 1 時(shí)顯示光標(biāo)，為 0 時(shí)不顯示

7

給定航向位置

航向位置低 8 位，單位：像素

8

航向位置高 8 位，單位：像素

9

給定俯仰位置

俯仰位置低 8 位，單位：像素

10

俯仰位置高 8 位，單位：像素

11

光標(biāo)左移量  0~255，控制光標(biāo)左移 X 個(gè)像素

12

光標(biāo)右移量  0~255，控制光標(biāo)右移 X 個(gè)像素

13

光標(biāo)上移量  0~255，控制光標(biāo)上移 X 個(gè)像素

14

光標(biāo)下移量  0~255，控制光標(biāo)下移 X 個(gè)像素

15

幀計(jì)數(shù)  0~255 循環(huán)

16

校驗(yàn)位  第 3 至 15 字節(jié)累加和取低 8 位

表 6 RS422 串口 1 發(fā)送通訊協(xié)議

字節(jié)序號(hào)  名稱  說(shuō)明

1

幀頭 1

0x55

2

幀頭 2

0xaa

iTracker 視頻跟蹤模塊

9

3

保留

0x0c

4  狀態(tài)控制字

0x01:使 iTracker 處于空閑 IDLE

0x02:使 iTracker 在圖像中心鎖定 LOCK

0x03:使 iTracker 在用戶給定位置鎖定 LOCK

0x04:使 iTracker 在光標(biāo)位置鎖定 LOCK

5  跟蹤模式

0x00:切換至視頻輸入 INA 通道跟蹤 0x01:切換

至視頻輸入 INB 通道跟蹤

6

字符顯示控制

Bit0:為 1 時(shí)顯示字符，為 0 時(shí)不顯示

Bit1:為 1 時(shí)顯示波門十字，為 0 時(shí)不顯示

Bit2:為 1 時(shí)顯示光標(biāo)，為 0 時(shí)不顯示

7

航向偏移量

鎖定時(shí)航向偏移量低 8 位，單位：像素

8  鎖定時(shí)航向偏移量高 8 位，單位：像素

9

俯仰偏移量

鎖定時(shí)俯仰偏移量低 8 位，單位：像素

10

鎖定時(shí)俯仰偏移量高 8 位，單位：像素

11

保留

12

保留

13

保留

14

保留

15

幀計(jì)數(shù)  0~255 循環(huán)

16

校驗(yàn)位  第 3 至 15 字節(jié)累加和取低 8 位

另外，用戶可以利用串口控制顯示用戶自定義字符內(nèi)容，具體協(xié)議可商定。

4) 電源

電壓：+12V ±5%

電流：1A

iTracker 視頻跟蹤模塊

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3. 環(huán)境適應(yīng)性

工作溫度：-40℃~80℃ 存儲(chǔ)溫度：

-40℃~80℃ 濕度：大 95%，無(wú)

霜

震動(dòng)：正弦：10g（15-2000Hz）沖擊：＞30g，11ms，鋸齒波

三、快速入門

1. 典型應(yīng)用介紹

iTracker 視頻跟蹤模塊可應(yīng)用于機(jī)載、船載吊艙中。吊艙由圖像傳感器（可

見(jiàn)光/紅外）、視頻跟蹤模塊及伺服平臺(tái)組成。iTracker 獲取處理圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)

綜控機(jī)指令獲取實(shí)時(shí)圖和模板位置，然后進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，將得到的結(jié)果處理后

送給伺服平臺(tái)，控制吊艙姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤。iTracker 具有豐富的接口功能，

可將處理后圖像送顯/存儲(chǔ)，接收 GPS 位置信息并顯示，通過(guò)串口接收轉(zhuǎn)發(fā)控制

信息等。

iTracker 視頻跟蹤模塊

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圖 3 iTracker 典型應(yīng)用示意圖

2. 跟蹤算法

iTracker 該算法適用于復(fù)雜背景下的目標(biāo)配準(zhǔn)，且匹配

 

CCD/ 紅外

伺服平臺(tái)

iTracker

視頻跟蹤模塊

iTracker 視頻跟蹤模塊

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3. 跟蹤器性能

目標(biāo)到靶心偏差更新速率

30Hz

目標(biāo)到靶心偏差延遲

＜15ms

最小目標(biāo)對(duì)比度

5%

最小信噪比

4

最小目標(biāo)尺寸  6*4 像素

目標(biāo)尺寸

160*160 像素

跟蹤速度  12 像素/幀

在目標(biāo)位置上噪聲的均方根值  ＜0.5 像素

對(duì)比度定義：（平均目標(biāo)灰度-平均背景灰度）/峰值白亮點(diǎn)灰度*99% 信噪比定

義：（平均目標(biāo)灰度-平均背景灰度）/噪聲的均方根值