本論文發展以數位信號處理器(DSP)為基礎的人類頭部追蹤系統。使用CCD攝影機擷取影像，對此連續的影像序列做偵測，若頭部追蹤系統偵測到入侵者，它會鎖定入侵者的頭部，標示出座標並輸出於LCD螢幕。頭部追蹤演算法包括運動偵測機、橢圓形理論及影像機率資料連結濾波器三大子系統。經實驗結果顯示，此系統確實可達到預期目標，並得到不錯的效能及強韌性。

The thesis shows the development of DSP-based “human head-tracker” system. It uses CCD camera to capture images, and detects in the image sequence. When someone interrupts, the system will lock on his head and shows the locked image on the LCD screen. The Head-tracker system includes three sub-systems : “Motion Detector”, “Ellipse Algorism”, and “Visual Probability Data Association Filter”. From the results of experiment, it can meet the expectation and gain good performance and robustness.

中文摘要…………………………………………………………….……I
英文摘要…………………………………………………...……………II
目錄…………………………………………………….……………….III
圖目錄………………………………………………………………….VI
表目錄………………………………………………………………...IX


第一章 緒論……………………………………………………………..1
1.1 前言……………………………………………………………………1
1.2 研究動機與目標………………………………………………………1
1.3 研究系統架構…………………………………………………………3
1.4 章節概要………………………………………………………………4

第二章 頭部影像偵測與追蹤系統……………………………………..5
2.1 頭部追蹤系統架構概述………………………………………………5
2.2 頭部偵測與追蹤程式流程圖…………………………………………6
2.3 運動偵測機……………………………………………………………7
2.3.1 差值影像…………………………………………………………8
2.3.2 移動邊框影像……………………………………………………9
2.3.3 邊緣檢測………………………………………………………..11
2.3.4 差值影像與邊緣影像的影像強化……………………………..12
2.4 橢圓形比對方法…………………………………………………….13
2.4.1 橢圓形樣板…………………………………………………….14
2.4.2 橢圓形理論…………………………………………………….16
2.5 Visual Probability Data Association…………………………………18

第三章 DSP based頭部追蹤系統……………………………………..21
3.1 DSP based頭部追蹤系統架構………………………………………21
3.2 影像輸入……………………………………………………………..22
3.2.1 影像擷取程式…………………………………………………..22
3.2.2 影像輸入格式…………………………………………………..25
3.2.3 影像資料暫存區塊……………………………………………..28
3.2.4 連續影像擷取…………………………………………………..29
3.2.5 DMA傳輸………………………………………………………30
3.2.6 訊號準位問題…………………………………………………..31
3.3 影像輸出……………………………………………………………..34
3.3.1 影像輸出程式…………………………………………………..34
3.3.2 DMA傳輸………………………………………………………36
3.3.3 傳輸方向設定…………………………………………………..38

第四章 硬體架構………………………………………………………40
4.1 影像追蹤系統硬體架構簡介……………………………………….40
4.2 影像輸入…………………………………………………………….41
4.2.1 PC based影像輸入…………………………………………….41
4.2.2 CCD…………………………………………………………….43
4.2.3 視訊標準與複合式端子介面………………………………….44
4.3 Blackfin™ ADSP-BF533……………………………………………46
4.3.1 ADSP-BF533 EZ-Kit Lite相關規格…………………………...48
4.3.2 ADSP-BF533 EZ-Kit Lite介紹………………………………...50
4.4 Visual DSP++………………………………………………………...54
4.4 LCD…………………………………………………………………..56

第五章 實驗方法與結果………………………………………………57
5.1 實驗環境介紹……………………………………………………….57
5.2 輸出介面介紹……………………………………………………….59
5.2.1 PC端介面程式介紹……………………………………………59
5.2.2 DSP端介面程式介紹…………………………………………..60
5.3 實驗設計與結果……………………………………………………..63
5.3.1 實驗設計………………………………………………………..63
5.3.2 PC based結果展示……………………………………………..64
5.3.3 DSP based結果展示……………………………………………67
5.4 結語…………………………………………………………………..71

第六章 結論與未來展望………………………………………………72

附錄A 參考文獻………………………………………………………74

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