iTracker 视频跟踪模块
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iTracker 视频跟踪模块用户手册
型号 iTracker V1.0
一、iTracker 简介
1. 简介
iTracker 视频跟踪模块，具有尺寸小，接口丰富，图像处理功能强大等特点。
iTracker 运用*的 Xilinx ZYNQ 系列处理器 XC7Z030，内置积相关目标跟踪和重
心等算法，实现对高清图像的处理及目标的可靠跟踪。
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iTracker 具有以下特点：
1 路 CVBS 模拟视频输入，1 路 CVBS/SDI 高清视频输入，1 路 CVBS 模拟
/SDI 高清视频输出；
可将 720 X 576i 的 CVBS 视频放大至 1080P 以 30 帧的速度经 SDI 接口输
出；
可将 CVBS 视频输入和 SDI 视频输入进行叠加，以画中画方式显示；
支持两路 RS232 和两路 RS422 通讯接口，方便与伺服控制/上位机通讯；
内置积相关目标跟踪算法，结合智能目标短暂丢失重捕算法，实现目标稳定
跟踪；
板载对外连接器采用高可靠性的连接器；
丰富的 OSD 功能，支持用户显示自定义字符，波门十字及跟踪信息显示；
板载 PMOD 接口，为用户提供 8 路可配置 IO；
预留 USB、ETHERNET、JTAG、SATA、SDcard 、SONY 一体机 LVDS 视频输入
等接口；
整板尺寸 80mm X 60mm，是目前市场上尺寸较小的一款全功能视频跟
踪模块。
2. 性能参数
1) 功能、模式
内置积相关目标跟踪算法，结合智能目标短暂丢失重捕算法，实现目标
稳定跟踪；
丰富的 OSD 功能，支持用户显示自定义字符，波门十字及跟踪信息显示；
两路视频可进行叠加，以画中画方式显示；
两路视频可相互切换。
2) 电气接口
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视频接入 2 路
1 路 CVBS 模拟视频输入接口；
1 路 CVBS 模拟/SDI 高清可切换视频输入接口。
视频输出 1 路
1 路 CVBS 模拟/SDI 高清可切换视频输出接口。
两路 RS232 和两路 RS422 通讯接口
电源，+12V 1A
3) 机械特征
外形尺寸：80mm X 60mm X 15mm
视频输入输出连接器：3 X SMA-JWHD
通讯/电源连接器：MDC1-25SW1
4) 环境
工作温度：-40℃~80℃ 存储温度：
-40℃~80℃ 湿度：大 95%，无
霜
震动：正弦：10g（15-2000Hz）
冲击：＞30g，11ms，锯齿波
3. 跟踪算法描述
iTracker 采用了积相关目标跟踪算法，该算法适用于复杂背景下的目标配准，且
匹配精度较高。
相关跟踪算法就是对实时图像和模板图像进行比对，找出实时图像上与模板
图像相似程度高的子图像所在的位置，实现对模板图像的跟踪。
二、硬件
1. 概述
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1) 外形尺寸
整个 iTracker 模块重量为 67.2g。
图 1 iTracker 外形尺寸图
2) 功能框图
DC/DC
V 12 V 3.3
Xilinx ZYNQ
ADV7180
CVBS
ADV7180
CVBS
LMH0344 SQ
SDI
LMH0302SQ
SDI
CVBS
ADV7393
SONY 一体机数字视频输入接口
PMOD
RS422 * 2
RS232 * 2
USB
ETHERNET
SDcard
JTAG
SATA
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图 2 iTracker 功能框图
2. 电气接口
1) 接口定义 视频接口
表 1 视频接口定义
名称 接插件型号 功能
视频输入 INA
SMA-JWHD
CVBS 模拟/SDI 高清可切换视频输入接口
视频输入 INB
SMA-JWHD
CVBS 模拟视频输入接口
视频输出 OUT
SMA-JWHD
CVBS 模拟/SDI 高清可切换视频输出接口
通讯/电源接口
表 2 通讯/电源接口型号 MDC1-25SW1 定义
引脚序号 引脚名称 功能
1 POWER IN
+12V 电源输入
2 POWER IN
+12V 电源输入
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 时钟+
9 LVDS_CLK-
LVDS 时钟-
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
电源地
15 GND
电源地
16 RS422T1+
422 串口 1 发送+
17 RS422T1-
422 串口 1 发送-
18 RS422T2+
422 串口 2 发送+
19 RS422T2-
422 串口 2 发送-
20 RS232_T0
232 串口 0 发送
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 接口定义
引脚序号 引脚名称 功能
1 FPGA_IO_1
用户可配置 IO 端口 1，3.3V 电平
2 FPGA_IO_2
用户可配置 IO 端口 2，3.3V 电平
3 FPGA_IO_3
用户可配置 IO 端口 3，3.3V 电平
4 FPGA_IO_4
用户可配置 IO 端口 4，3.3V 电平
5 FPGA_IO_5
用户可配置 IO 端口 5，3.3V 电平
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6 FPGA_IO_6
用户可配置 IO 端口 6，3.3V 电平
7 FPGA_IO_7
用户可配置 IO 端口 7，3.3V 电平
8 FPGA_IO_8
用户可配置 IO 端口 8，3.3V 电平
9 GND
地
10 GND
地
11 3V3 3.3V
12 3V3 3.3V
2) 视频信号描述
表 4 视频信号描述表
名称 格式 说明
视频输入 INA
CVBS
单端输入，电压峰峰值 1.0V，阻抗 75Ω
SDI
差分输入，HD-SDI，阻抗 75Ω
视频输入 INB
CVBS
单端输入，电压峰峰值 1.0V，阻抗 75Ω
视频输出 OUT
CVBS
单端输出，电压峰峰值 1.0V，阻抗 75Ω
SDI
差分输出，HD-SDI，阻抗 75Ω
3) 串口
RS422 串口 1 波特率 115200，8 为数据位，1 位停止位，无校验。
表 5 RS422 串口 1 接收通讯协议
字节序号 名称 说明
1
帧头 1
0x55
2
帧头 2
0xaa
3
保留
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8
4 状态控制字
0x01:使 iTracker 处于空闲 IDLE
0x02:使 iTracker 在图像中心锁定 LOCK
0x03:使 iTracker 在用户给定位置锁定 LOCK
0x04:使 iTracker 在光标位置锁定 LOCK
5 跟踪模式
0x00:切换至视频输入 INA 通道跟踪 0x01:切换
至视频输入 INB 通道跟踪
6
字符显示控制
Bit0:为 1 时显示字符，为 0 时不显示
Bit1:为 1 时显示波门十字，为 0 时不显示
Bit2:为 1 时显示光标，为 0 时不显示
7
给定航向位置
航向位置低 8 位，单位：像素
8
航向位置高 8 位，单位：像素
9
给定俯仰位置
俯仰位置低 8 位，单位：像素
10
俯仰位置高 8 位，单位：像素
11
光标左移量 0~255，控制光标左移 X 个像素
12
光标右移量 0~255，控制光标右移 X 个像素
13
光标上移量 0~255，控制光标上移 X 个像素
14
光标下移量 0~255，控制光标下移 X 个像素
15
帧计数 0~255 循环
16
校验位 第 3 至 15 字节累加和取低 8 位
表 6 RS422 串口 1 发送通讯协议
字节序号 名称 说明
1
帧头 1
0x55
2
帧头 2
0xaa
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3
保留
0x0c
4 状态控制字
0x01:使 iTracker 处于空闲 IDLE
0x02:使 iTracker 在图像中心锁定 LOCK
0x03:使 iTracker 在用户给定位置锁定 LOCK
0x04:使 iTracker 在光标位置锁定 LOCK
5 跟踪模式
0x00:切换至视频输入 INA 通道跟踪 0x01:切换
至视频输入 INB 通道跟踪
6
字符显示控制
Bit0:为 1 时显示字符，为 0 时不显示
Bit1:为 1 时显示波门十字，为 0 时不显示
Bit2:为 1 时显示光标，为 0 时不显示
7
航向偏移量
锁定时航向偏移量低 8 位，单位：像素
8 锁定时航向偏移量高 8 位，单位：像素
9
俯仰偏移量
锁定时俯仰偏移量低 8 位，单位：像素
10
锁定时俯仰偏移量高 8 位，单位：像素
11
保留
12
保留
13
保留
14
保留
15
帧计数 0~255 循环
16
校验位 第 3 至 15 字节累加和取低 8 位
另外，用户可以利用串口控制显示用户自定义字符内容，具体协议可商定。
4) 电源
电压：+12V ±5%
电流：1A
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3. 环境适应性
工作温度：-40℃~80℃ 存储温度：
-40℃~80℃ 湿度：大 95%，无
霜
震动：正弦：10g（15-2000Hz）冲击：＞30g，11ms，锯齿波
三、快速入门
1. 典型应用介绍
iTracker 视频跟踪模块可应用于机载、船载吊舱中。吊舱由图像传感器（可
见光/红外）、视频跟踪模块及伺服平台组成。iTracker 获取处理图像数据，根据
综控机指令获取实时图和模板位置，然后进行相关运算，将得到的结果处理后
送给伺服平台，控制吊舱姿态，实现目标跟踪。iTracker 具有丰富的接口功能，
可将处理后图像送显/存储，接收 GPS 位置信息并显示，通过串口接收转发控制
信息等。
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图 3 iTracker 典型应用示意图
2. 跟踪算法
iTracker 该算法适用于复杂背景下的目标配准，且匹配
CCD/ 红外
伺服平台
iTracker
视频跟踪模块
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3. 跟踪器性能
目标到靶心偏差更新速率
30Hz
目标到靶心偏差延迟
＜15ms
最小目标对比度
5%
最小信噪比
4
最小目标尺寸 6*4 像素
目标尺寸
160*160 像素
跟踪速度 12 像素/帧
在目标位置上噪声的均方根值 ＜0.5 像素
对比度定义：（平均目标灰度-平均背景灰度）/峰值白亮点灰度*99% 信噪比定
义：（平均目标灰度-平均背景灰度）/噪声的均方根值
