專利名稱：一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)的進一步發(fā)展以及人類對“安全感”需求增長，能 夠擴大人類的視力范圍，代替或部分代替人類進行監(jiān)視活動的智能化監(jiān)視系統(tǒng)越來越受到 廣泛關(guān)注。智能化視頻監(jiān)視系統(tǒng)是利用計算機圖像處理技術(shù)對攝像機采集的視頻信號進行 分析、理解并以此為基礎(chǔ)，對視頻監(jiān)視系統(tǒng)進行控制，從而使其具有像人腦的智能。智能視 頻監(jiān)視系統(tǒng)主要完成如下功能1)運用計算機視覺技術(shù)自動檢測可疑目標(運動目標或預(yù) 定目標)；2)對可疑目標的行為活動進行分析、理解和預(yù)測；3)報警，存儲；4)跟蹤可疑目 標；5)實時視頻顯示和有關(guān)信息快速查詢?，F(xiàn)有存在許多數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，快球跟蹤系統(tǒng)是其中之一。快球跟蹤系統(tǒng)是集光學、 電子、機械、信息處理和網(wǎng)絡(luò)于一體，由攝像頭、動力傳動、運動控制裝置，基于高速并行處 理的圖像分析、識別、壓縮和通信等部分組成。具有視頻攝像、位置控制、方位和鏡頭預(yù)置、 運動目標檢測、識別和跟蹤等功能。目前的快球跟蹤系統(tǒng)存在以下幾個問題1)運動不連續(xù)，在跟蹤過程中采用目標分步移到中心的方法。因此造成畫面不連 續(xù)，影響視覺效果。2)圖像的顯示倍率不合理，導(dǎo)致目標信息不豐富，目標容易丟失。3)球機行為分析檢測場景單一，并沒有充分發(fā)揮球機無盲區(qū)監(jiān)控的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法及裝置，使監(jiān)控畫面連 續(xù)、平穩(wěn)的運動。本發(fā)明實施例提供了一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法，包括初始化操作結(jié)束，檢測到被監(jiān)控目標后，以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；將最新PT值與前一 PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行。其中，所述獲取被監(jiān)控目標的PT值的步驟包括獲取所述被監(jiān)控目標在當前幀時在圖像中的位置信息；將所述位置信息轉(zhuǎn)換為歸一化坐標；將所述歸一化坐標轉(zhuǎn)換為PT值。其中，所述將最新PT值與前一 PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行的步驟 包括i)根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動方向與球機當前方向是否相同，若相同，則執(zhí)行步驟ii)，若不同，則執(zhí)行步驟Vi)；ii)根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動速度是否大于球機當前速度，若是，則執(zhí)行步驟土士士)，否則，執(zhí)行步驟")；iii)控制球機加速，然后執(zhí)行步驟V)；iv)控制球機減速，然后執(zhí)行步驟ν)；ν)判斷目標運動速度是否等于球機當前速度，若是，則停止結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟 ii)；vi)控制球機減速，然后執(zhí)行步驟vii)；vii)判斷球機當前速度是否等于0，若是，則執(zhí)行步驟viii)，否則，再次執(zhí)行步驟 vi)；viii)將球機方向轉(zhuǎn)換到與目標運動方向相同的方向，然后執(zhí)行步驟ii)。其中，所述初始化操作中包括倍率系數(shù)標定；所述倍率系數(shù)為C = Z0^sinT0,其中，Z0表示標定場景的實際倍率，T0表示標定場景的垂直角度。其中，所述方法還包括根據(jù)反饋的目標位置ΔΥ，動態(tài)調(diào)整當前幀需要設(shè)置的倍 率Z1,其中，Z1 = f ( Δ Y) *ZrefZref = CMnT1其中，f(AY)為反饋的目標位置信息的動態(tài)倍率系數(shù)調(diào)整函數(shù)；ΔΥ為歸一化后 的平面坐標系上Y軸方向的坐標位置與中心點的差值，Zref為根據(jù)倍率系數(shù)計算的當前位 置的參考倍率，Tl表示跟蹤時當前幀的垂直角度，C表示倍率系數(shù)。其中，在初始化操作前，還包括a)調(diào)用場景編號η所對應(yīng)的場景信息；b)判斷所述場景編號所對應(yīng)的場景有效后，再執(zhí)行初始化操作；所述方法還包括c)在監(jiān)測被監(jiān)控目標時，開始計時，d)判斷當前計時時間是否達到預(yù)設(shè)的時間，若未到達，則繼續(xù)當前場景的監(jiān)控，若 到達，則執(zhí)行步驟e)；e)調(diào)用下一場景編號n+1所對應(yīng)的場景信息；f)判斷所述下一場景編號n+1是否為有效的場景編號，若是，則執(zhí)行步驟b)，否則 執(zhí)行步驟a)。本發(fā)明實施例還提供了一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的裝置，包括檢測單元，用于初始化操作結(jié)束后，檢測到被監(jiān)控目標；位置獲取單元，用于以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；控制單元，用于將最新PT值與前一 PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行。其中，所述控制單元包括方向判斷子單元，用于根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動方向與球機當前方向是否相 同，若相同，則通知第一速度判斷子單元，若不同，則通知第二減速子單元；第一速度判斷子單元，用于根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動速度是否大于球機當前速度，若是，則通知加速子單元，否則，通知第一減速子單元；加速子單元，用于控制球機加速，然后通知第二速度判斷子單元；第一減速子單元，用于控制球機減速，然后第二速度判斷子單元； 第二速度判斷子單元，用于判斷目標運動速度是否等于球機當前速度，若是，則停 止結(jié)束，否則，通知第一速度判斷子單元；第二減速子單元，用于控制球機減速，然后通知第三速度判斷子單元；第三速度判斷子單元，用于判斷球機當前速度是否等于0，若是，則通知換向子單 元，否則，再次通知第二減速子單元；換向子單元，用于將球機方向轉(zhuǎn)換到與目標運動方向相同的方向，然后通知第一 速度判斷子單元。其中，所述初始化操作中包括倍率系數(shù)標定；所述倍率系數(shù)為C = Z0^sinT0,其中，Z0表示標定場景的實際倍率，T0表示標定場景的垂直角度；所述裝置還包括倍率調(diào)整單元，用于根據(jù)反饋的目標位置Δ Y，動態(tài)調(diào)整當前幀需要設(shè)置的倍率 Z1,其中，Z1 = f ( Δ Y) *ZrefZref = (VsinT1其中，f(AY)為反饋的目標位置信息的動態(tài)倍率系數(shù)調(diào)整函數(shù)；ΔΥ為歸一化后 的平面坐標系上Y軸方向的坐標位置與中心點的差值，Zref為根據(jù)倍率系數(shù)計算的當前位 置的參考倍率，Tl表示跟蹤時當前幀的垂直角度，C表示倍率系數(shù)。其中，所述裝置還包括場景調(diào)用單元，用于在初始化操作前，調(diào)用場景編號η所對應(yīng)的場景信息；場景判斷單元，用于判斷所述場景編號所對應(yīng)的場景有效后，再執(zhí)行初始化操 作；計時單元，用于在監(jiān)測被監(jiān)控目標時，開始計時，判斷當前計時時間是否達到預(yù)設(shè) 的時間，若未到達，則繼續(xù)當前場景的監(jiān)控，若到達，則通知場景調(diào)用單元；所述場景調(diào)用單元，還用于調(diào)用下一場景編號η+1所對應(yīng)的場景信息；編號判斷單元，用于判斷所述下一場景編號η+1是否為有效的場景編號，若是，則 通知場景判斷單元，否則通知場景調(diào)用單元。應(yīng)用本發(fā)明實施例，采用基于3D定位原理，通過目標速度的控制算法對運動目標 微小運動甚至靜止的情況能獲得較好的跟蹤，能有效抑制跟蹤不連續(xù)的缺點；通過倍率閉 環(huán)控制既能得到目標豐富的信息，又能較好的鎖定跟蹤；本發(fā)明實施例提供的巡航跟蹤功 能可實現(xiàn)多個場景間的輪巡檢測跟蹤，發(fā)揮球機的無盲區(qū)監(jiān)控優(yōu)勢。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的倍率控制示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的歸一化處理后的圖像坐標；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的球面坐標系；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的目標速度控制流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的巡航跟蹤控制流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的快球跟蹤系統(tǒng)的硬件原理框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的邏輯裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參見圖1，其是根據(jù)本發(fā)明實施例的利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法流程圖，具 體包括步驟101，初始化操作；上述初始化操作可以包括以下內(nèi)容a:場景位置選擇。選擇需要監(jiān)控的場景位置，并調(diào)整焦距使其在一個較大的視野范圍內(nèi)檢測可疑目 標。b:選擇觸發(fā)跟蹤的規(guī)則。系統(tǒng)可以根據(jù)人工選擇可疑目標觸發(fā)報警，也可以根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則要求自動選擇可 疑目標觸發(fā)報警，這里，上述的預(yù)設(shè)規(guī)則，以及根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則要求自動選擇可疑目標觸發(fā)報 警的操作完全是現(xiàn)有技術(shù)，此處不再做詳細說明。c 保存參數(shù)到內(nèi)存(FLASH)，保證系統(tǒng)重啟后仍能夠按照設(shè)定的模式進行跟蹤。 至此完成系統(tǒng)參數(shù)初始化過程。上述初始化化操作還可以包括d:倍率系數(shù)標定。在跟蹤階段中，由于運動目標離快球的距離會發(fā)生變化，因此需要進行適當?shù)谋?率控制，如果目標遠離快球，則放大倍率，如果目標走近快球，則縮小倍率，保證目標始終以 一定的尺寸在場景視野中。本發(fā)明實施例假設(shè)監(jiān)控視野為地平面，采用如圖2所示模型，假 設(shè)目標的距離和倍率是成正比的，滿足以下關(guān)系 由公式1可知，只要知道標定場景的實際倍率Ztl，標定場景的垂直角度Ttl，和跟蹤 時當前幀的垂直角度T1就能動態(tài)的計算出當前幀需要設(shè)置的倍率Z1的值。倍率系數(shù)標定就是確定Ztl，Ttl值。通過調(diào)整球機的位置和焦距到一個合適的倍率，使被監(jiān)控物體以合適的 大小處于視野中心，然后計算出倍率系數(shù)(Zc^sinTci),即倍率系數(shù)C = Zc^sinTtl，，完成倍率 系數(shù)標定。在跟蹤時T1是已知的，因此就能計算出Z1值，保證跟蹤時目標始終以一定的尺 寸在場景視野中。當然，上述倍率系數(shù)標定的參數(shù)仍需保存到內(nèi)存中，保證系統(tǒng)重啟后仍能夠按照 設(shè)定的模式進行跟蹤。步驟102，開啟行為分析功能，檢測到被監(jiān)控目標； 上述行為分析功能及檢測被監(jiān)控目標的方法均為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再詳細說明。步驟103，以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；其中，P(pan)表示水平， T (tilt)表示傾斜，PT值的含義為水平垂直位置值。本實施例中，預(yù)設(shè)的幀率為每秒25幀，這樣，以每秒鐘25幀的幀率實時的對目標 在圖像中的位置信息進行更新。具體的，獲取被監(jiān)控目標的PT值的步驟可以包括01)獲取所述被監(jiān)控目標在當前幀時在圖像中的位置信息(x'，y')；該(x'， 1’ )是相對被監(jiān)控目標于長度為L，寬度為H的圖像區(qū)域而言的；02)將所述位置信息(x'，y')轉(zhuǎn)換為歸一化坐標；具體為，相對于255*255平面做歸一化處理后的(x，y)值如公式(2)和(3)所示， 歸一化后的圖像坐標如圖3所示。X = 255(^)(2)Υ = 255φ(3)其，X，Y為歸一化處理后的坐標，χ'，y'為歸一化處理前的坐標；L是圖像的長 度，H是圖像的寬度。03)將所述歸一化坐標轉(zhuǎn)換為PT值。具體的轉(zhuǎn)換過程也是現(xiàn)有技術(shù)，下面只做簡單說明首先，把平面坐標系上的坐標，轉(zhuǎn)化為球面坐標系上的(u，ν, w)值。通常，可以考慮這樣一個幾何模型，如圖4所示，鏡頭所在位置為半球中心0點，OC 是鏡頭的光軸，球面C點的切平面即為圖3所示的圖像平面，可見這個平面隨著方位角的改 變動態(tài)的移動，但是相對于光軸是靜止的。根據(jù)立體幾何可以計算出(u，v，w)值，根據(jù)三角 函數(shù)關(guān)系可得到PT值，如公式4和5所示P = ac tan (v/u) (4)T = actaxi(w/^u2 +ν2)(5)其中，P表示水平位置，T表示垂直位置，(U，ν, w)表示球面坐標系上某一點的值。步驟104，將最新PT值與前一 PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行。在得到目標的PT坐標后，就可以控制電機的轉(zhuǎn)動了，但是直接控制PT位置，可能 會造成畫面不連續(xù)的情況。為了使圖像平穩(wěn)，本發(fā)明實施例采用基于目標速度的控制方法， 將得到的目標PT值與當前電機的PT值進行差分，假設(shè)Pmw，Tnew為移動目標在快球坐標系下 的新的PT it,Pcur,Pcur為快球當前的PT狀態(tài)值，Δ t為處理一幀所需的時間，可以根據(jù)下面 的公式確定目標運動速度的大小和方向，如公式6和7所示。得到目標運動速度后，根據(jù)目標運動速度與球機當前速度的大小、及方向的差別進行加減速從而控制球機平滑的運行。
其中，Vpan是水平方向的目標運動速度；Vtilt是垂直方向的目標運動速度。本步驟的實現(xiàn)過程參見圖5，具體包括步驟501，根據(jù)差分結(jié)果即根據(jù)ΔΡ和ΔΤ，判斷目標運動方向與球機當前方向是 否相同，若相同，則執(zhí)行步驟502，若不同，則執(zhí)行步驟506 ；本實施例中，由于ΔΡ和Δ T都是矢量，因而需要對兩者都做判斷，具體判斷方法 如下如果ΔΡ和ΔΤ都大于等于預(yù)設(shè)的第一方向閾值+δ，則確定目標運動方向與球機 當前方向相同；此時，后續(xù)將沿著第一象限的方向調(diào)整速度，即沿著水平位置和垂直位置都 增加的方向調(diào)整速度；如果ΔΡ和ΔΤ都小于等于預(yù)設(shè)的第二方向閾值-δ，則確定目標運動方向與球機 當前方向相反，此時，后續(xù)將沿著第三象限的方向調(diào)整速度，即沿著水平位置和垂直位置都 減少的方向調(diào)整速度；如果ΔΡ大于等于第一方向閾值+ δ，ΔΤ小于等于第二方向閾值-δ，則后續(xù)將 沿者第四象限的方向調(diào)整速度，即沿著水平位置增加的方向調(diào)整速度；沿垂直位置減少的 方向調(diào)整速度；如果Δ P小于第一方向閾值-δ，Δ T大于第二方向閾值+ δ，則后續(xù)將沿者第二 象限的方向調(diào)整速度，即沿著水平位置減少的方向調(diào)整速度；沿垂直位置增加的方向調(diào)整 速度；步驟502，根據(jù)差分結(jié)果即根據(jù)ΔΡ和Δ Τ，判斷目標運動速度是否大于球機當前 速度，若是，則執(zhí)行步驟503，否則，執(zhí)行步驟504 ；本實施例中，該步驟的具體方法如下獲取計算出的目標水平運動速度Vpan和目標垂直運動速度Vtilt，具體的，可以應(yīng)用 公式(6)和(7)計算出；獲取球機當前的水平速度Vpan‘和垂直速度Vtilt'；分別判斷水平速度和垂直速度如果計算出的目標水平運動速度Vpan的絕對值大于球機當前的水平速度Vpan'的 絕對值，則執(zhí)行步驟503，如果計算出的目標水平運動速度Vpan的絕對值小于球機當前的水 平速度Vpan‘的絕對值，則執(zhí)行步驟504 ；如果計算出的垂直目標速度Vtilt絕對值大于球機當前的垂直速度Vtilt'的絕對 值，則執(zhí)行步驟503，如果計算出的垂直目標速度Vtilt的絕對值小于球機當前的垂直速度 Vtilt'的絕對值，則執(zhí)行步驟504;步驟503，控制球機加速，然后執(zhí)行步驟505 ；本實施例中，按照設(shè)定的加速曲線以查表的方式進行加速，該曲線以平滑運動為原則實測所得，例如，以水平方向為例，一種可能的實現(xiàn)方式是預(yù)先設(shè)置水平方向的加速度曲線查詢表，該表中包括每個速度等級所對應(yīng)加速度 值及加速時間；將計算出的水平目標速度Vpan和球機當前的水平速度Vpan‘分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的速 度等級，具體的轉(zhuǎn)換方法可以通過查表得出，也可以通過預(yù)設(shè)的公式計算出，在此，并不對 轉(zhuǎn)換的具體過程限制；
根據(jù)水平目標速度Vpan和球機當前的水平速度Vpan‘所對應(yīng)的等級，查詢水平方向 的加速度曲線查詢表，得到加速度值及加速時間；按照所述加速度值及加速時間控制球機進行加速。步驟504，控制球機減速，然后執(zhí)行步驟505 ；本實施例中，按照設(shè)定的加速曲線以查表的方式進行減速，具體實現(xiàn)過程與加速 類似，不再重復(fù)說明。步驟505，判斷目標速度是否等于當前速度，若是，則停止結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟 502 ；具體判斷方法與步驟502類似，也是分別判斷水平速度和垂直速度，不再重復(fù)說 明。步驟506，控制球機減速，然后執(zhí)行步驟507 ；本實施例中，按照設(shè)定的加速曲線以查表的方式進行減速，具體實現(xiàn)過程與加速 類似，不再重復(fù)說明。步驟507，判斷當前速度是否等于0，若是，則執(zhí)行步驟508，否則，再次執(zhí)行步驟 506 ；步驟508，將球機轉(zhuǎn)換到與目標方向相同的方向，然后執(zhí)行步驟502。本實施例中，將球機轉(zhuǎn)換為按照步驟501計算出的方向，然后執(zhí)行步驟502。至此，利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)了對被監(jiān)控目標的監(jiān)控。需要說明的是，由于本實施例中的幀率是每秒25幀，因此，上述圖5的流程將每 40ms執(zhí)行一次。當然，如果采用其它的幀率，圖5所示流程的執(zhí)行頻率也會發(fā)生變化。需要說明的是，圖1所述方法還可以包括倍率控制，具體的，根據(jù)反饋的目標位 置Δ Y，動態(tài)調(diào)整Z值(Ζ是zoom的縮寫，表示焦距)，調(diào)整方式如公式(8)所示，Z = f (AY)^Zref (8)Zref = (VsinT1 (9)其中，f(AY)為反饋的目標位置信息的動態(tài)倍率系數(shù)調(diào)整函數(shù)；ΔΥ為歸一化后 的平面坐標系上Y軸方向的坐標位置與中心點的差值，Zref為根據(jù)倍率系數(shù)計算的當前位 置的參考倍率，Tl表示跟蹤時當前幀的垂直角度，C表示倍率系數(shù)。當ΔΥ較大時，增大視野范圍，避免特征點偏移，保證能夠鎖定目標不丟失；當ΔΥ 較小時，提高倍率值，以得到目標豐富的信息。這樣，避免了由于圖像的顯示倍率不合理，導(dǎo) 致目標信息不豐富，目標容易丟失的問題。需要說明的是，圖1所示流程還可以包括巡航跟蹤控制，其實現(xiàn)過程如圖6所示步驟601，調(diào)用場景編號η所對應(yīng)的場景信息；步驟602，判斷所述場景編號所對應(yīng)的場景有效后，接著圖1中步驟102中繼續(xù)向下執(zhí)行。步驟603，在監(jiān)測被監(jiān)控目標時，開始計時；
步驟604，判斷當前計時時間是否達到預(yù)設(shè)的時間，若未到達，則繼續(xù)當前場景的 監(jiān)控，若到達，則執(zhí)行步驟605;步驟605，調(diào)用下一場景編號n+1所對應(yīng)的場景信息；步驟606，判斷所述下一場景編號n+1是否為有效的場景編號，若是，則執(zhí)行步驟 602，否則執(zhí)行步驟601。至此，實現(xiàn)了巡航跟蹤控制功能。也就是說，球機運行到第1個場景位置，開啟行 為分析功能檢測可疑目標進行跟蹤，此時巡航跟蹤計數(shù)器開始計時。當計數(shù)器計數(shù)值超過 場景停留時間時，球機關(guān)閉行為分析功能，并自動跳轉(zhuǎn)到下一個場景位置，開啟行為分析功 能檢測可疑目標進行跟蹤，如此往復(fù)循環(huán)。圖7是快球跟蹤系統(tǒng)的硬件原理框圖，其包括處理器701、閃存(FLASH) 702、圖 像采集模塊703、驅(qū)動模塊704、以及執(zhí)行機構(gòu)705。其中，處理器701包括數(shù)字信號處理器 (DSP)和微處理器ARM，分別完成圖像處里和執(zhí)行機構(gòu)的控制；驅(qū)動模塊704包括機芯驅(qū)動 子模塊7041和電機驅(qū)動子模塊7042 ；執(zhí)行機構(gòu)105包括一體化機芯7051和電機7052。整 個系統(tǒng)工作原理如下圖像采集模塊703把從一體化機芯7051采集到的圖像信息送給處理器701中的 DSP。DSP對圖像進行處理分析，當檢測到可疑運動目標時觸發(fā)報警將可疑運動目標在平面 上的坐標(X，y)信息傳遞給處理器701中的ARM。ARM通過3D定位原理首先將平面坐標 (x，y)轉(zhuǎn)化為球面坐標(u，v，w)信息，然后對坐標(u，v，w)信息進行處理轉(zhuǎn)化為具體的PT 信息；接著根據(jù)PT信息計算出目標運動的速度和球機鏡頭的倍率；最后驅(qū)動機芯和電機驅(qū) 動模塊。執(zhí)行機構(gòu)響應(yīng)相應(yīng)的動作，調(diào)整水平方位、俯仰值和倍率值，使目標始終以一定的 尺寸處于圖像視野的中心。可見，應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法，采用基于3D 定位原理，通過目標速度的控制算法對運動目標微小運動甚至靜止的情況能獲得較好的跟 蹤，能有效抑制跟蹤不連續(xù)的缺點；通過倍率閉環(huán)控制既能得到目標豐富的信息，又能較好 的鎖定跟蹤；本發(fā)明實施例提供的巡航跟蹤功能可實現(xiàn)多個場景間的輪巡檢測跟蹤，發(fā)揮 球機的無盲區(qū)監(jiān)控優(yōu)勢。本發(fā)明實施例還提供了 一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的裝置，參見圖8，具體包 括檢測單元801，用于初始化操作結(jié)束后，檢測到被監(jiān)控目標；位置獲取單元802，用于以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；控制單元803，用于將最新PT值與前一 PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運 行。上述控制單元803可以具體包括方向判斷子單元8031，用于根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動方向與球機當前方向是否 相同，若相同，則通知第一速度判斷子單元，若不同，則通知第二減速子單元；第一速度判斷子單元8032，用于根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動速度是否大于球機當 前速度，若是，則通知加速子單元，否則，通知第一減速子單元；
加速子單元8033，用于控制球機加速，然后通知第二速度判斷子單元；第一減速子單元8034，用于控制球機減速，然后第二速度判斷子單元；第二速度判斷子單元8035，用于判斷目標運動速度是否等于球機當前速度，若是，則停止結(jié)束，否則，通知第一速度判斷子單元；第二減速子單元8036，用于控制球機減速，然后通知第三速度判斷子單元；第三速度判斷子單元8037，用于判斷球機當前速度是否等于0，若是，則通知換向 子單元，否則，再次通知第二減速子單元；換向子單元8038，用于將球機轉(zhuǎn)換到與目標方向相同的方向，然后通知第一速度 判斷子單元。上述初始化操作中包括倍率系數(shù)標定；所述倍率系數(shù)為C = Z0^sinT0,其中，Z0表示標定場景的實際倍率，T0表示標定場景的垂直角度；所述裝置還包括倍率調(diào)整單元，用于根據(jù)反饋的目標位置Δ Y，動態(tài)調(diào)整當前幀需要設(shè)置的倍率 Z1,其中，Z1 = f (AY)^ZrefZref = CVsinT1其中，f(AY)為反饋的目標位置信息的動態(tài)倍率系數(shù)調(diào)整函數(shù)；ΔΥ為歸一化后 的平面坐標系上Y軸方向的坐標位置與中心點的差值，Zref為根據(jù)倍率系數(shù)計算的當前位 置的參考倍率，Tl表示跟蹤時當前幀的垂直角度，C表示倍率系數(shù)。上述裝置還可以包括場景調(diào)用單元，用于在初始化操作前，調(diào)用場景編號η所對應(yīng)的場景信息；場景判斷單元，用于判斷所述場景編號所對應(yīng)的場景有效后，再執(zhí)行初始化操 作；計時單元，用于在監(jiān)測被監(jiān)控目標時，開始計時，判斷當前計時時間是否達到預(yù)設(shè) 的時間，若未到達，則繼續(xù)當前場景的監(jiān)控，若到達，則通知場景調(diào)用單元；所述場景調(diào)用單元，還用于調(diào)用下一場景編號η+1所對應(yīng)的場景信息；編號判斷單元，用于判斷所述下一場景編號η+1是否為有效的場景編號，若是，則 通知場景判斷單元，否則通知場景調(diào)用單元?？梢姡瑧?yīng)用本發(fā)明實施例提供的利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的裝置，采用基于3D 定位原理，通過目標速度的控制算法對運動目標微小運動甚至靜止的情況能獲得較好的跟 蹤，能有效抑制跟蹤不連續(xù)的缺點；通過倍率閉環(huán)控制既能得到目標豐富的信息，又能較好 的鎖定跟蹤；本發(fā)明實施例提供的巡航跟蹤功能可實現(xiàn)多個場景間的輪巡檢測跟蹤，發(fā)揮 球機的無盲區(qū)監(jiān)控優(yōu)勢。對于裝置實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關(guān) 之處參見方法實施例的部分說明即可。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備
所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施方式中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質(zhì)中， 這里所稱得的存儲介質(zhì)，如R0M/RAM、磁碟、光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法，其特征在于，包括初始化操作結(jié)束，檢測到被監(jiān)控目標后，以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；將最新PT值與前一PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的PT值 的步驟包括獲取所述被監(jiān)控目標在當前幀時在圖像中的位置信息； 將所述位置信息轉(zhuǎn)換為歸一化坐標； 將所述歸一化坐標轉(zhuǎn)換為PT值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將最新PT值與前一PT值進行差分， 按照差分結(jié)果控制球機運行的步驟包括i)根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動方向與當前球機方向是否相同，若相同，則執(zhí)行步驟 ii)，若不同，則執(zhí)行步驟vi)； )根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動速度是否大于當前球機速度，若是，則執(zhí)行步驟iii)， 否則，執(zhí)行步驟iν)；iii)控制球機加速，然后執(zhí)行步驟ν)；iv)控制球機減速，然后執(zhí)行步驟ν)；ν)判斷目標運動速度是否等于當前球機速度，若是，則停止結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟ii)；vi)控制球機減速，然后執(zhí)行步驟vii)；vii)判斷當前球機速度是否等于0，若是，則執(zhí)行步驟viii)，否則，再次執(zhí)行步驟vi)；viii)將球機方向轉(zhuǎn)換到與目標運動方向相同的方向，然后執(zhí)行步驟ii)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化操作中包括倍率系數(shù)標定； 所述倍率系數(shù)為C = Z0^sinT0,其中，Z0表示標定場景的實際倍率，T0表示標定場景的垂直角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)反饋的目標位置 Δ Y，動態(tài)調(diào)整當前幀需要設(shè)置的倍率Z1,其中，Z1 = f (ΔΥ) ^Zref Zref = C/SinT1其中，f(AY)為反饋的目標位置信息的動態(tài)倍率系數(shù)調(diào)整函數(shù)；ΔΥ為歸一化后的平 面坐標系上Y軸方向的坐標位置與中心點的差值，Zref為根據(jù)倍率系數(shù)計算的當前位置的 參考倍率，Tl表示跟蹤時當前幀的垂直角度，C表示倍率系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在初始化操作前，還包括a)調(diào)用場景編號η所對應(yīng)的場景信息；b)判斷所述場景編號所對應(yīng)的場景有效后，再執(zhí)行初始化操作； 所述方法還包括c)在監(jiān)測被監(jiān)控目標時，開始計時，d)判斷當前計時時間是否達到預(yù)設(shè)的時間，若未到達，則繼續(xù)當前場景的監(jiān)控，若到 達，則執(zhí)行步驟e)；e)調(diào)用下一場景編號n+1所對應(yīng)的場景信息；f)判斷所述下一場景編號n+1是否為有效的場景編號，若是，則執(zhí)行步驟b)，否則執(zhí)行 步驟a)。
7.一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的裝置，其特征在于，包括 檢測單元，用于初始化操作結(jié)束后，檢測到被監(jiān)控目標； 位置獲取單元，用于以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；控制單元，用于將最新PT值與前一 PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述控制單元包括 方向判斷子單元，用于根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動方向與球機當前方向是否相同，若 相同，則通知第一速度判斷子單元，若不同，則通知第二減速子單元；第一速度判斷子單元，用于根據(jù)差分結(jié)果判斷目標運動速度是否大于球機當前速度， 若是，則通知加速子單元，否則，通知第一減速子單元；加速子單元，用于控制球機加速，然后通知第二速度判斷子單元； 第一減速子單元，用于控制球機減速，然后第二速度判斷子單元； 第二速度判斷子單元，用于判斷目標運動速度是否等于球機當前速度，若是，則停止結(jié) 束，否則，通知第一速度判斷子單元；第二減速子單元，用于控制球機減速，然后通知第三速度判斷子單元； 第三速度判斷子單元，用于判斷球機當前速度是否等于0，若是，則通知換向子單元，否 貝U，再次通知第二減速子單元；換向子單元，用于將球機方向轉(zhuǎn)換到與目標運動方向相同的方向，然后通知第一速度 判斷子單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述初始化操作中包括倍率系數(shù)標定； 所述倍率系數(shù)為C = Z0^sinT0,其中，Z0表示標定場景的實際倍率，T0表示標定場景的垂直角度； 所述裝置還包括倍率調(diào)整單元，用于根據(jù)反饋的目標位置Δ Y，動態(tài)調(diào)整當前幀需要設(shè)置的倍率Z1，其中，Z1 = f (ΔΥ) ^Zref Zref = C/SinT1其中，f(AY)為反饋的目標位置信息的動態(tài)倍率系數(shù)調(diào)整函數(shù)；ΔΥ為歸一化后的平 面坐標系上Y軸方向的坐標位置與中心點的差值，Zref為根據(jù)倍率系數(shù)計算的當前位置的 參考倍率，Tl表示跟蹤時當前幀的垂直角度，C表示倍率系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括場景調(diào)用單元，用于在初始化操作前，調(diào)用場景編號η所對應(yīng)的場景信息； 場景判斷單元，用于判斷所述場景編號所對應(yīng)的場景有效后，再執(zhí)行初始化操作； 計時單元，用于在監(jiān)測被監(jiān)控目標時，開始計時，判斷當前計時時間是否達到預(yù)設(shè)的時 間，若未到達，則繼續(xù)當前場景的監(jiān)控，若到達，則通知場景調(diào)用單元；所述場景調(diào)用單元，還用于調(diào)用下一場景編號n+1所對應(yīng)的場景信息； 編號判斷單元，用于判斷所述下一場景編號n+1是否為有效的場景編號，若是，則通知場景判斷單元，否則通知場景調(diào)用單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用快球跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控的方法和裝置，所述方法包括初始化操作結(jié)束，檢測到被監(jiān)控目標后，以預(yù)設(shè)幀率獲取被監(jiān)控目標的每幀PT值；將最新PT值與前一PT值進行差分，按照差分結(jié)果控制球機運行。應(yīng)用本發(fā)明，采用基于3D定位原理，通過目標速度的控制算法對運動目標微小運動甚至靜止的情況能獲得較好的跟蹤，能有效抑制跟蹤不連續(xù)的缺點；通過倍率閉環(huán)控制既能得到目標豐富的信息，又能較好的鎖定跟蹤；本發(fā)明實施例提供的巡航跟蹤功能可實現(xiàn)多個場景間的輪巡檢測跟蹤，發(fā)揮球機的無盲區(qū)監(jiān)控優(yōu)勢。
文檔編號G06T7/20GK101873477SQ201010124260
公開日2010年10月27日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者胡揚忠, 蔣勇勇, 鄔偉琪, 郭海訓(xùn) 申請人:杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司