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高速视觉是一种每秒采集200帧以上的先进智能传感技术,在国防、工业、生物、医疗等领域已经广泛被应用。现有的高速视觉系统主要是依靠高性能计算机作为处理平台,处理速度快,稳定性强。随着移动智能设备的快速发展,如:移动机器人、无人飞机、便携式仪器,现有的高速视觉系统由于体积大、质量重,已经无法适用对携带性能有较高要求的智能传感器应用场合。 本文针对移动智能设备高速视觉传感需求,设计开发了一套嵌入式立体高速视觉的软硬件系统,硬件包括高速相机、高速图像处理板卡与Intel嵌入式板卡,改进了实时目标检测算法,并将算法嵌入到系统中实现,主要工作和成果如下: (1)针对现有立体高视觉硬件系统所存在体积过大,处理性能性能不足等问题,设计了基于FPGA+多核DSP+Intel移动CPU架构的立体实时高速视觉系统,完成高速图像处理板卡的原理图设计和辅助PCB设计,Cameralink、SRIO以及以太网通信测试,实现了双目相机图像数据的同时采集与处理。 (2)针对机器人对乒乓球快速跟踪的需求,开发了基于背景相减算法的运动目标检测系统固件及软件,其中FPGA实现图像高斯滤波预处理,DSP实现运动目标检测算法,进行了以运动乒乓球为检测目标的试验,达到了对两路640x240像素、200帧/秒的图像实时处理,实时得到运动目标的质心,最后根据两路的乒乓器质心坐标实现三维重建。 (3)针对Otsu自动选取阈值法在光照不均的情况下不能完整提取出运动目标的问题,基于乒乓球检测的应用,提出了一种改进的阈值选取法。本方法以被检测目标的圆形度作为选取二值化最佳阈值的标准,通过实验与Otsu法对比,本方法在光照不均时也能较完整的提取出运动目标,提高了目标检测的精度。