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
