1 引言
红外成像实时跟踪是精确制导武器的核心技术，目前国内外对该领域的关键技术进行了大量的研究，并取得了一些成果，但实时成像跟踪系统研究中许多实际问题仍没有得到很好的解决，有待进一步的深入研究。红外跟踪处理器系统对实时性要求极高，要求必须具有处理大数据量的能力，以保证系统的实时性；其次对系统的体积、功耗、稳定性等也有较严格的要求。实时图像处理中经常用到图像求和、求差、梯度运算、目标分割、区域特征提取等不同层次、不同种类的处理。其中有的运算本身结构比较简单，但是数据量大，计算速度要求高，适于用FPGA
硬件实现，有些处理对速度并没有特殊的要求但计算方式和控制结构比较复杂难以用纯硬件实现，适于用运算速度高、寻址方式灵活通信机制强大的NiosⅡ软核处理器来实现。本系统利用硬件实现计算简单匹配精度高的相关匹配算法，利用自定义指令的NiosⅡ实现多迭代浮点运算的自递归的0tsu的聚类分割[2]
[3] 和运动预测算法[4]
，研究了自递归的0tsu的聚类分割以及快速匹配跟踪和目标预测算法，提高了系统复杂背景条件下目标跟踪的稳定性。
2 系统组成及工作原理
实时红外图像自动跟踪系统，对红外成像传感器获取的地面场景图像数据中指定目标区域进行实时自动跟踪，实时解算出目标在图像场景中的精确位置，并输出目标偏离系统视轴的方位，通过伺服控制回路，驱动稳定平台跟踪目标。同时，图像跟踪系统接受来自外部控制系统的控制命令和数据，并按总体通讯协议要求向外部控制系统回送跟踪系统的状态、图像数据和系统关键参数。根据系统总体要求，选择Altera公司Stratix系列的EP1S25[5]
。该芯片的片上资源比较丰富，有25660个逻辑单元(LE)，1944576
bits的RAM，10个DSP模块，6个数字锁相环(DPLL)，用户可用的I／O最多达到702个。实时图像跟踪系统总体框图如图1所示，图像跟踪系统接受来自红外成像焦平面视频数据流，通过视频信号行场和象素时钟用来确定视场中每个像素的空间位置，视频信号分为两路处理，一路经过系统中的NiosⅡ相关跟踪部分作自动跟踪处理，另一路通过采集和显示逻辑送到LCD监视器用来观察系统跟踪情况。启动相关跟踪之前，系统通过远距离的RS485接收目标位置和大小参数，将选定目标分割后的数据保存到目标模板存储区，形成初始模板。利用模板对目标进行跟踪，对跟踪结果进行预测外推，得到目标的坐标参数误差后，通过RS232控制伺服系统对目标进行跟踪。为了减小外围电路使用，系统采用对二值化后的数据进行相关匹配方式，考虑到EP1S25带有1944576
bits的RAM，因此利用RAM模块用来做高速相关匹配模板存储区，根据实时跟踪系统的要求，需要保存两场图像数据，每场300*200（60000bit），例化两场图像数据需要120000bit，仅占片内RAM总容量的6％。
当前离线
