大侠好，欢迎来到FPGA技术江湖，江湖偌大，相见即是缘分。大侠可以关注FPGA技术江湖，在“闯荡江湖”、"行侠仗义"栏里获取其他感兴趣的资源，或者一起煮酒言欢。“煮酒言欢”进入IC技术圈，这里有近100个IC技术公众号。
视觉目标跟踪是计算机视觉中的一个重要，有着广泛的应用，如：视频 监控、人机交互，无人驾驶等。电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进 动能杀伤武器。与电磁炮与其他火炮相比具有：弹丸初速高、炮口动能大、 射击无声响、射速高、后勤供应简单、安全可靠等一系列优点。本装置通过 USB 摄像头获取视频流，借助 FPGA 的高速处理能力通过帧 差法框定物体，对框中心点的运动轨迹进行卡尔曼滤波以预测物体接下来移 动位置，读取框定框大小来判断距离，借助三维位置信息通过 PMOD 模块产 生 PWM 波控制舵机，通过 IO 口传输信号来打开电磁炮继电器的开关来发射 炮弹。目的是为了实现电磁炮的自动目标识别，目标跟踪，在解放人力的复 杂情况下有效的击中目标。应用前景包括：可通过更换不同的弹头使用在各种各样的无人环境下， 如农药投放，药品投放，救灾物资投放，军工等。传统运动物体识别一般基于光流法，计算量大，耗时长，对实时性要求 苛刻的情况下并不能适用，且变化的光线会被检测为光流，对目标检测造成 极大干扰。针对这种情况，我们使用了帧间差分法来识别运动物体。帧差法 对背景变化不敏感，当背景部分往往变化不大时，差分运算时能互相抵消。同时由于只依赖邻近的几个图像帧，稳定性也较好，对环境变化适应性很强， 在外部环境变化剧烈的情况下，仍然能得较好的效果。另一方面，由于只缓 存了相邻的几帧，减轻了硬件的计算压力，使系统更加流畅迅捷。为了预判运动物体接下来的位置以及消除各延迟，我们对框定物体的目 标框的中心的运动轨迹使用了卡尔曼滤波。卡尔曼滤波器会对含有噪声的输 入数据流进行递归操作，并产生底层系统状态在统计意义上的最优估计。通 过不断的预测-更新-预测-更新，预判运动物体的位置。电磁炮系统由升压模块，电感耦合信号的驱动模块，继电器模块，舵机 模块协同构成，PYNQ 可通过 PMOD 口输出 PWM 波控制舵机在水平与竖直方向上的自由可控转向，通过 I/O 口给高低电平信号控制电磁炮发射。电磁炮能准确击中六米外的大小为 30cm*30cm，速度为 3.2m/s 的泡沫块，最远击打距离可达十一米。本系统由 PYNQ-Z2，USB 摄像头模块，HDMI 显示屏模块，电源，继电器模 块，驱动模块，升压模块，IGBT 模块，舵机，电磁炮共同组成。执行时，先由 摄像头获取视频流，然后传回 PYNQ 进行图像处理，将运动物体框住并通过 HDMI 输出口将图像显示在显示屏上，之后 PYNQ 发出控制指令，控制舵机、继电器模块，将电磁炮指向运动物体位置，发射炮弹击中物体。PYNQ 是一个开源框架，目标是使嵌入式编程人员能够在无需设计可编程逻辑电路的情况下即可充分发挥 Xilinx Zynq 全可编程 SoC 的功能。与常规方式 不同的是通过 PYNQ，设计人员可以通过 Python 语言和库，利用 Zynq 中融合可 编程逻辑和微处理器的优势来快速构建更强大的嵌入式系统，其代码可直接在 支持 PYNQ 的开发板上进行开发和测试。2.LenaCV 定基线 USB3.0 双目视觉相机采用 USB3.0 通信接口，输出彩色、未压缩的双目 720P 高清图像，帧率高 达 30 帧/秒，传输速度大于 100 兆字节/秒。双目相机图像清晰，颜色纯正，适 合高精度识别、三维机器视觉等应用。采用贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定，触发电流 5Ma驱动电路由自己设计焊接，主要用于给 IGBT 驱动信号输入电压:两个输入电压范围可选 1、8-16V 输入（针对三串锂电和 12V 蓄电池 应用）2、10-32V 输入（针对宽输入电压范围应用）静态工作电流：15mA(12V 升 50V 时,输出电压越高静态电流会有所增加)输出电压：1、45-390V 连续可调。2、±45-390V 连续可调（输出电流：0.2A MAX）可放 7.5mm 钢珠 20 个，弹仓靠前，炮管向上时不影响自动上珠金属输出轴：25 舵机，外径 6mm，内径 3mm，高 4mm数码舵机反应快，角度精确，大扭力，双轴承，内阻小、不抖舵，堵转保护功能本系统由 PYNQ-Z2，USB 摄像头模块，HDMI 显示屏模块，电源，继电器模 块，驱动模块，升压模块，IGBT 模块，舵机，电磁炮共同组成。预计实现功能：用电磁炮击中移动中的物体。电磁炮能准确击中六米外的大小为 30cm*30cm,速度为 3.2m/s 的泡沫块， 最远击打距离可达十一米。（1） 使用了帧间差分法来识别运动物体。稳定性较好，对环境变化适应性很 强，在外部环境变化剧烈的情况下，仍然能得较好的效果。（2） 为了预判运动物体接下来的位置以及消除各延迟，我们对框定物体的目 标框的中心的运动轨迹使用了卡尔曼滤波。通过不断的预测-更新-预测更新………预判运动物体的位置。（3） 电路部分自行设计、焊接、调试，依靠我们电路设计上的经验构建出了 一套稳定的电磁炮系统。（4） 硬件结构自行组装、设计、调试，保证了信号之间的连续，模块之间的 连续。结实稳定的同时包含有水平、竖直两个维度的炮管转向。（1） 使用神经网络来识别目标，可使应用范围更为广泛。1. 《vivado 从此开始》 高亚军 编著/2016-10-01/电子工业出版社2. 《Verilog 数字系统设计教程》 夏宇闻 著/2017-07-01/北京航空航天大学 出版社3. 《基于 FPGA 的数字信号处理》 高亚军 /2015-07-01 /电子工业出版社4. 《轻松成为设计高手--Verilog HDL 实用精解》 EDA 先锋工作室 编著 /2012-06-01 /北京航空航天大学出版社5. 《嵌入式系统软硬件协同设计实战指南：基于 Xilinx ZYNQ》 陆佳华,江 舟,马岷,孙宏滨主审 /2013-01-01 /机械工业出版社- THE END -
🍁
![]()
FPGA技术江湖广发江湖帖
无广告纯净模式，给技术交流一片净土，从初学小白到行业精英业界大佬等，从军工领域到民用企业等，从通信、图像处理到人工智能等各个方向应有尽有，QQ微信双选，FPGA技术江湖打造最纯净最专业的技术交流学习平台。
FPGA技术江湖微信交流群
![]()
加群主微信，备注姓名+学校/公司+专业/岗位进群
FPGA技术江湖QQ交流群
![]()
备注姓名+学校/公司+专业/岗位进群
![]()
