光电导引头可以完成图像实时采集处理、目标监测跟踪等任务,在海洋监测、视觉导航、精确制导系统等民用和军事领域都有着广泛的应用,本文基于相关课题需求,设计了一种图像压缩和目标跟踪模块。作为迷你光电导引头的主要组成部分,该模块需要完成对红外相机、可见光相机和伺服精确控制,红外和可见光图像实时采集、压缩、传输,红外和可见光图像目标实时跟踪,同时对外和飞控导航系统、机载数据终端进行通讯。本文首先介绍了课题背景和研究意义,以及国内外图像压缩和目标跟踪技术的研究发展现状。其次,对课题需求进行了分析,针对课题所提技术要求,目前主流的整体解决方案主要有三种:基于FPGA+DSP的解决方案、基于嵌入式GPU的解决方案和基于嵌入式SOC的解决方案。结合当前解决方案的优缺点以及系统高性能、低成本、低功耗和小体积的设计需求,本文提出了以XC7Z030和Hi3516A SOC为核心的总体方案设计。其次,本文进行了硬件平台总体设计,将系统硬件平台分成电源模块、图像输入与采集、图像存储与传输、目标跟踪、图像压缩和图像解码这六部分,详细介绍了各部分硬件电路的设计和测试过程,并对测试结果进行简要分析,验证了硬件平台设计的正确性。然后,针对课题的功能需求,结合硬件平台特点,本文对系统软件功能进行了设计,将系统软件分为七部分,并对其中主控软件、图像采集软件、图像存储软件、图像传输软件、图像压缩软件和图像解码软件六个部分的设计过程进行详细介绍,同时基于硬件平台对各部分软件进行了测试分析。接着,本文对系统中目标跟踪软件进行了设计,分析系统使用场景和硬件平台资源,提出一种基于改进卡尔曼滤波和模板匹配的目标跟踪算法,并结合ARM NEON技术对目标跟踪算法进行实现和优化。最后,对本文研究内容进行了总结,抛开课题设计需求,结合当前技术发展进程,对系统中部分模块的实现提出了改进方案。本文设计的基于SOC的图像压缩和目标跟踪模块具有低功耗高性能的特点,可完成最大分辨率达到1920*1080像素的可见光和红外图像的实时和并行采集、存储和传输;系统同时支持H.264和H.265压缩编码标准,编码性能可控;目标跟踪算法中加入了防遮挡设计,可实现目标实时稳定连续跟踪;硬件平台整体典型功耗约5W,峰值功耗仅5.5W,重量仅41.8g,表面积仅133cm~2,板卡最厚处不超过8mm,整体设计非常适用于迷你导引头。