基于FPGA的模板匹配红外目标跟踪算法设计

为什么要写这篇文章

我写这篇文章的原因是一天在B站看到了一个大神发的视频是关于跟踪一个无人机的,看到作者跟网友的回复说是用的图像匹配算法,我就在网上搜索相关资料,最终找到一篇文献。文献中对该算法的评价很高,满足制导系统的实时性要求,用FPGA实现该算法具有运算速度快,可靠性高,功耗低等优势。

鉴于文献对FPGA 实现该算法的评价这么高,作为一名FPGA工程师肯定要把它搞出来。我花费了一些时间学习相关资料,把原理搞清楚后,开始设计逻辑框架和相关代码。

FPGA实现图像算法的难点

虽说所有的编程语言在计算机中最终的表现形式都是0和1,但是要在FPGA上实现还是有些难度。

在FPGA上实现图像算法主要考虑以下几点:

第一点:图像的实时性问题

用matlab软件做图像算法的方式就是对一张静态图像进行研究,FPGA是要对视频流数据进行实时处理。

第二点:FPGA资源利用问题

FPGA内部的资源是有限的,尤其是BLOCK_RAM资源可怜的很,所以在设计程序时要充分利用好BLOCK_RAM,可以的话最好是反复使用,就像SpaceX公司研发的重复使用火箭猎鹰号一样。

第三点:对算法原理的实现步骤不能完全照搬使用

算法的灵魂,我们要完全一致,但是对于算法的实现方式上要根据FPGA的特点进行一定的转化,不能完全照搬。

以上三点是我自己对FPGA实现图像算法的理解,希望对大家有帮助,下面开始学习这个模板匹配算法。

模板匹配跟踪算法理解

文献中对该算法的描述:模板匹配相关跟踪算法是近距成像末制导常用的算法,通过选定搜索区与模板,搜索区中模板平移相似度匹配的方法得出跟踪点所在的位置。

大白话理解就是:首选在一幅图像中划出一片区域叫做搜索区,然后拿着目标的照片在搜索区里面逐一排查,直到找到最像照片目标的数据,找到后把这个区域标定出来就OK。

FPGA系统框架设计

整个系统我主要分为以上几个部分:

alg_control模块:该模块负责这个整个系统的调度和管理,相当于司令部指挥其他模块工作;

64*64搜索区模块:根据alg_control下发的坐标信息快速划出搜索区范围;

20*20模板存储模块:实现目标数据的存储功能;

Matrix_alg模块:实现该算法的匹配运算功能。

在实现该算法时,要注意的几个要点:

  1. 搜索区和模板区的边界问题,要处理好;
  2. 在运算工程中会产生大量数据,这些数据如何处理是关键。

本算法全部是用verilog编写完成,纯逻辑版本,真实有效,有截图为证,哈哈。我只是共享一些思路,编程的核心就是思路,思路有了,代码就是体力活。

相关推荐
GateWorld18 小时前
深入浅出IIC协议 - 从总线原理到FPGA实战开发 -- 第一篇:I2C总线协议深度解剖
fpga开发·开源协议
爱学习的张哥20 小时前
UDP--DDR--SFP,FPGA实现之模块梳理及AXI读写DDR读写上板测试
单片机·fpga开发·udp·axi·ddr
白杨树田1 天前
【EDA软件】【联合Modelsim仿真使用方法】
fpga开发
搬砖的小码农_Sky1 天前
FPGA: XILINX Kintex 7系列器件的架构
fpga开发·架构·硬件架构
搬砖的小码农_Sky1 天前
FPGA:如何提高RTL编码能力?
fpga开发·硬件架构
晶台光耦1 天前
高速光耦在通信行业的应用(五) | 5Mbps通信光耦的特性
fpga开发
梓仁沐白1 天前
Verilog HDL 语言整理
fpga开发
FPGA_ADDA2 天前
基于PXIE 总线架构的Kintex UltraScale 系列FPGA 高性能数据预处理板卡
fpga开发·pxie总线·ku060·ku115
搬砖的小码农_Sky2 天前
FPGA:Lattice的FPGA产品线以及器件选型建议
嵌入式硬件·fpga开发·硬件架构·硬件工程
超能力MAX2 天前
ZYNQ-AXI4 DDR读写测试
fpga开发