iTracker 視頻跟蹤模塊

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iTracker 視頻跟蹤模塊用戶手冊

型號 iTracker V1.0

一、iTracker 簡介

1. 簡介

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

iTracker 運用*的 Xilinx ZYNQ 系列處理器 XC7Z030，內置積相關目標跟蹤和重

心等算法，實現對高清圖像的處理及目標的可靠跟蹤。

iTracker 視頻跟蹤模塊

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iTracker 具有以下特點：

? 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 SDI 接口輸

出；

? 可將 CVBS 視頻輸入和 SDI 視頻輸入進行疊加，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/上位機通訊；

? 內置積相關目標跟蹤算法，結合智能目標短暫丟失重捕算法，實現目標穩定

跟蹤；

? 板載對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；

? 預留 USB、ETHERNET、JTAG、SATA、SDcard 、SONY 一體機 LVDS 視頻輸入

等接口；

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

蹤模塊。

2. 性能參數

1) 功能、模式

? 內置積相關目標跟蹤算法，結合智能目標短暫丟失重捕算法，實現目標

穩定跟蹤；

? 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

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? 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) 環境

工作溫度：-40℃~80℃ 存儲溫度：

-40℃~80℃ 濕度：大 95%，無

霜

震動：正弦：10g（15-2000Hz）

沖擊：＞30g，11ms，鋸齒波

3. 跟蹤算法描述

iTracker 采用了積相關目標跟蹤算法，該算法適用于復雜背景下的目標配準，且

匹配精度較高。

相關跟蹤算法就是對實時圖像和模板圖像進行比對，找出實時圖像上與模板

圖像相似程度高的子圖像所在的位置，實現對模板圖像的跟蹤。

二、硬件

1. 概述

iTracker 視頻跟蹤模塊

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1) 外形尺寸

整個 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 一體機數字視頻輸入接口

PMOD

RS422 * 2

RS232 * 2

USB

ETHERNET

SDcard

JTAG

SATA

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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  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 MDC1-25SW1 定義

引腳序號  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 時鐘+

9  LVDS_CLK-

LVDS 時鐘-

10  LVDS_IO1+  1.8V IO OR LVDS

11  LVDS_IO1-  1.8V IO OR LVDS

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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 發送+

17  RS422T1-

422 串口 1 發送-

18  RS422T2+

422 串口 2 發送+

19  RS422T2-

422 串口 2 發送-

20  RS232_T0

232 串口 0 發送

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  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) 視頻信號描述

表 4 視頻信號描述表

名稱  格式  說明

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 為數據位，1 位停止位，無校驗。

表 5 RS422 串口 1 接收通訊協議

字節序號  名稱  說明

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 時顯示字符，為 0 時不顯示

Bit1:為 1 時顯示波門十字，為 0 時不顯示

Bit2:為 1 時顯示光標，為 0 時不顯示

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

光標左移量  0~255，控制光標左移 X 個像素

12

光標右移量  0~255，控制光標右移 X 個像素

13

光標上移量  0~255，控制光標上移 X 個像素

14

光標下移量  0~255，控制光標下移 X 個像素

15

幀計數  0~255 循環

16

校驗位  第 3 至 15 字節累加和取低 8 位

表 6 RS422 串口 1 發送通訊協議

字節序號  名稱  說明

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 時顯示字符，為 0 時不顯示

Bit1:為 1 時顯示波門十字，為 0 時不顯示

Bit2:為 1 時顯示光標，為 0 時不顯示

7

航向偏移量

鎖定時航向偏移量低 8 位，單位：像素

8  鎖定時航向偏移量高 8 位，單位：像素

9

俯仰偏移量

鎖定時俯仰偏移量低 8 位，單位：像素

10

鎖定時俯仰偏移量高 8 位，單位：像素

11

保留

12

保留

13

保留

14

保留

15

幀計數  0~255 循環

16

校驗位  第 3 至 15 字節累加和取低 8 位

另外，用戶可以利用串口控制顯示用戶自定義字符內容，具體協議可商定。

4) 電源

電壓：+12V ±5%

電流：1A

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3. 環境適應性

工作溫度：-40℃~80℃ 存儲溫度：

-40℃~80℃ 濕度：大 95%，無

霜

震動：正弦：10g（15-2000Hz）沖擊：＞30g，11ms，鋸齒波

三、快速入門

1. 典型應用介紹

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

見光/紅外）、視頻跟蹤模塊及伺服平臺組成。iTracker 獲取處理圖像數據，根據

綜控機指令獲取實時圖和模板位置，然后進行相關運算，將得到的結果處理后

送給伺服平臺，控制吊艙姿態，實現目標跟蹤。iTracker 具有豐富的接口功能，

可將處理后圖像送顯/存儲，接收 GPS 位置信息并顯示，通過串口接收轉發控制

信息等。

iTracker 視頻跟蹤模塊

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圖 3 iTracker 典型應用示意圖

2. 跟蹤算法

iTracker 該算法適用于復雜背景下的目標配準，且匹配

 

CCD/ 紅外

伺服平臺

iTracker

視頻跟蹤模塊

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3. 跟蹤器性能

目標到靶心偏差更新速率

30Hz

目標到靶心偏差延遲

＜15ms

最小目標對比度

5%

最小信噪比

4

最小目標尺寸  6*4 像素

目標尺寸

160*160 像素

跟蹤速度  12 像素/幀

在目標位置上噪聲的均方根值  ＜0.5 像素

對比度定義：（平均目標灰度-平均背景灰度）/峰值白亮點灰度*99% 信噪比定

義：（平均目標灰度-平均背景灰度）/噪聲的均方根值