攝像系統(tǒng)及目標(biāo)對(duì)象的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種攝像系統(tǒng)及目標(biāo)對(duì)象的定位方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] PTZ攝像機(jī)（Pan-Tilt-Zoom)，簡(jiǎn)稱球型攝像機(jī)，其集成了云臺(tái)系統(tǒng)和攝像機(jī)系 統(tǒng)。攝像機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)行視野的拉伸，而云臺(tái)又可以使攝像機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直轉(zhuǎn) 動(dòng)。因此，PTZ攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和放大，在監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮著 重要的作用。
[0003] 在槍球聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中，廣角槍型攝像機(jī)對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行背景建模，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，然 后控制球型攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤，這里的控制包括控制球型攝像機(jī)的P(水平轉(zhuǎn)動(dòng)）、T(傾斜轉(zhuǎn) 動(dòng)）、Z〇〇m(縮放）以及球型攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的速度等。這樣先利用廣角槍型攝像機(jī)的大視野 對(duì)大場(chǎng)景進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，再利用球型攝像機(jī)的P、T、Zoom以及球型攝像機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)目 標(biāo)進(jìn)行跟蹤和縮放，達(dá)到了既監(jiān)控大視野，又不遺漏小目標(biāo)細(xì)節(jié)的目的。
[0004] 球型攝像機(jī)的圖像是寬屏的，而目標(biāo)對(duì)象并非與球型攝像機(jī)的圖像的形狀相適 應(yīng)，例如某些目標(biāo)對(duì)象為瘦高的行人，若將整幅球型攝像機(jī)圖像進(jìn)行抓拍，輸出給屬性分析 模塊，既存儲(chǔ)了目標(biāo)周圍大量的無效信息，又影響屬性分析結(jié)果。若只保存球機(jī)圖像的中間 部分，也是不合理的。在實(shí)際槍球聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用中，球機(jī)在槍機(jī)控制下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，對(duì)目標(biāo) 進(jìn)行跟蹤，與此同時(shí)目標(biāo)也在不停的運(yùn)動(dòng)。因此，目標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)在球型攝像機(jī)圖像的不同 位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種攝像系統(tǒng)及目標(biāo)對(duì)象的定位 方法，其能夠快速有效定位目標(biāo)對(duì)象，并獲取可用于圖像處理的目標(biāo)圖像。
[0006] 本發(fā)明提供一種目標(biāo)對(duì)象的定位方法，用于攝像機(jī)系統(tǒng)，所述攝像機(jī)系統(tǒng)包括： 第一攝像機(jī)，用于獲取第一圖像，所述第一圖像為一場(chǎng)景視域的廣角圖像；以及第二攝像 機(jī)，用于獲取第二圖像，所述第二圖像為所述場(chǎng)景視域的局部放大圖；所述定位方法包括： a.獲取包含目標(biāo)對(duì)象的所述第一圖像及第二圖像；b.根據(jù)所述第一圖像獲取第一目標(biāo)圖 像，所述第一目標(biāo)圖像包含所述目標(biāo)對(duì)象；c.根據(jù)所述第一攝像機(jī)和所述第二攝像機(jī)的定 標(biāo)信息及所述第二攝像機(jī)的狀態(tài)信息，計(jì)算初始單應(yīng)矩陣；d.根據(jù)所述初始單應(yīng)矩陣，將 所述第二圖像映射到所述第一圖像中，獲取第二目標(biāo)圖像；e.對(duì)所述第一目標(biāo)圖像和所 述第二目標(biāo)圖像進(jìn)行光流匹配，計(jì)算光流信息；f.根據(jù)所述光流信息計(jì)算修正單應(yīng)矩陣； g.根據(jù)所述修正單應(yīng)矩陣，將所述第一目標(biāo)圖像映射到所述第二圖像中，獲取修正第二目 標(biāo)圖像，以在所述第二圖像中定位所述目標(biāo)對(duì)象。
[0007] 優(yōu)選地，所述步驟b包括：在所述第一圖像中，以所述目標(biāo)對(duì)象的中心為中心，截 取矩形目標(biāo)圖像作為所述第一目標(biāo)圖像。
[0008] 優(yōu)選地，所截取的矩形目標(biāo)圖像為96*96個(gè)像素的正方形目標(biāo)圖像。
[0009] 優(yōu)選地，所述初始單應(yīng)矩陣為所述第二圖像轉(zhuǎn)換到所述第一圖像的單應(yīng)矩陣。
[0010] 優(yōu)選地，所述步驟C包括：cl.獲取所述定標(biāo)信息，所述定標(biāo)信息包括所述第一攝 像機(jī)的第一圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到所述第二攝像機(jī)的物理坐標(biāo)的第二單應(yīng)矩陣；c2.根據(jù) 所述第二攝像機(jī)的第二圖像的像素坐標(biāo)及所述第二攝像機(jī)的狀態(tài)信息計(jì)算對(duì)應(yīng)所述第二 攝像機(jī)的第二圖像的像素坐標(biāo)的所述第二攝像機(jī)的物理坐標(biāo)；c3.根據(jù)所述第二單應(yīng)矩陣 的逆矩陣和所述第二攝像機(jī)的物理坐標(biāo)計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述第二攝像機(jī)的第二圖像的像素坐 標(biāo)的所述第一攝像機(jī)的第一圖像的像素坐標(biāo)；以及c4.根據(jù)所述第一攝像機(jī)的第一圖像的 像素坐標(biāo)及所述第二攝像機(jī)的第二圖像的像素坐標(biāo)計(jì)算所述初始單應(yīng)矩陣。
[0011] 優(yōu)選地，所述步驟c2包括：根據(jù)所述第二圖像選取至少四個(gè)不共線的像素點(diǎn)的像 素坐標(biāo)作為所述第二攝像機(jī)的像素坐標(biāo)。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟e包括：el.計(jì)算所述第一目標(biāo)圖像和所述第二目標(biāo)圖像的高斯 金字塔；e2.逐層計(jì)算所述第二目標(biāo)圖像的高斯金字塔的梯度信息；e3.根據(jù)所述梯度信息 逐層對(duì)所述第一目標(biāo)圖像和所述第二目標(biāo)圖像進(jìn)行光流匹配，計(jì)算光流信息。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟el包括：利用高斯核對(duì)所述第一目標(biāo)圖像和所述第二目標(biāo)圖像 進(jìn)行卷積操作；根據(jù)所述第一目標(biāo)圖像和所述第二目標(biāo)圖像，建立高度為3的高斯金字塔， 分別記為第一目標(biāo)圖像集合A和第二目標(biāo)圖像集合B，其中，所述第一目標(biāo)圖像集合A包括 大小逐漸減小的第一層第一目標(biāo)子圖像4、第二層第一目標(biāo)子圖像A2、第三層第一目標(biāo)子 圖像A3;所述第二目標(biāo)圖像集合B包括大小逐漸減小的第一層第二目標(biāo)子圖像1、第二層第 二目標(biāo)子圖像B2、第三層第二目標(biāo)子圖像B3。
[0014]優(yōu)選地，所述高斯核為[1/16 1/4 3/8 1/4l/16]x[l/16 1/4 3/8 1/4 1/16]τ。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一層第一目標(biāo)子圖像&及所述第一層第二目標(biāo)子圖像B 96*96 像素點(diǎn)的圖像；所述第二層第一目標(biāo)子圖像^及所述第二層第二目標(biāo)子圖像B2為48*48像 素點(diǎn)的圖像；所述第三層第一目標(biāo)子圖像^及所述第三層第二目標(biāo)子圖像B3為24*24像素 點(diǎn)的圖像。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟e2包括：
[0017] 枏據(jù)如下公式逐層計(jì)筧所沭第二目標(biāo)圖像集合B的梯度信息：
[0018]
[0019] 其中，表示所述第i層第二目標(biāo)子圖像I的梯度信息，gradx表示所述第i層 第二目標(biāo)子圖像&在X方向的梯度信息，grady表示所述第i層第二目標(biāo)子圖像B1在Y方 向的梯度信息，i依次取3、2、1。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟e3包括：
[0021] 根據(jù)如下公式計(jì)算所述光流信息
[0022]
[0023] 其中，dx表示所述第i層第一目標(biāo)子圖像Ai及所述第i層第二目標(biāo)子圖像Bi的 在X方向的偏移量，dy表示所述第i層第一目標(biāo)子圖像Ai及所述第i層第二目標(biāo)子圖像 Bi的在X方向的偏移量
I示所述第i層第一目標(biāo)子圖像Ai及所述第i層第二目標(biāo) 子圖像Bi的光流信息，
[0024]SNgxx、XNgyy、XNgxy、erivSerr 別根據(jù)如下公式計(jì)算：
[0025] XNgxx = ΣNgradx*gradx；
[0026] ΣNgyy = ΣNgrady*grady；
[0027] ^Ngxy = ΣNgradx*grady；
[0028]errx= ΣNDiff*gradx；
[0029]erry= ΣNDiff*grady；
[0030] 其中，N表示特征點(diǎn)P的鄰域，特征點(diǎn)P在所述第一目標(biāo)圖像集合A的各層中選取， Diff表示領(lǐng)域N內(nèi)像素點(diǎn)的灰度差值。
[0031] 優(yōu)選地，所述領(lǐng)域N為以特征點(diǎn)P為中心、奇數(shù)個(gè)像素點(diǎn)為邊長(zhǎng)的正方形區(qū)域。
[0032] 優(yōu)選地，第i層第一目標(biāo)子圖像Ai及所述第i層第二目標(biāo)子圖像Bi的光流信息 根據(jù)第i+Ι層第一目標(biāo)子圖像Ai+Ι及所述第i+Ι層第二目標(biāo)子圖像Bi+Ι的光流信息來計(jì) 算。
[0033] 優(yōu)選地，所述步驟f包括：在所述第一目標(biāo)圖像中選取N個(gè)像素點(diǎn)作為第一像素 點(diǎn)；在所述第二目標(biāo)圖像中選取分別與所述第一像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的N個(gè)像素點(diǎn)作為第二像素 點(diǎn)；利用所述光流信息修正N個(gè)所述第一像素點(diǎn)的像素坐標(biāo)，獲得N個(gè)修正第一像素點(diǎn)；利 用所述修正第一像素點(diǎn)與所述第二像素點(diǎn)的像素坐標(biāo)計(jì)算所述修正單應(yīng)矩陣。
[0034]優(yōu)選地，所述第一目標(biāo)圖像具有第一目標(biāo)框，所述第一目標(biāo)框?yàn)樗龅谝荒繕?biāo)圖 像的外接矩形，所述步驟g包括：根據(jù)所述修正單應(yīng)矩陣，將所述第一目標(biāo)框映射到所述第 二圖像中，將獲取的映射目標(biāo)框的外接矩形作為第二目標(biāo)框，將所述第二目標(biāo)框內(nèi)的圖像 作為所述修正第二目標(biāo)圖像。
[0035] 優(yōu)選地，所述修正第二目標(biāo)圖像用于所述目標(biāo)對(duì)象的圖