本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控領(lǐng)域，具體是一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置。

背景技術(shù)：

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、目標(biāo)跟蹤技術(shù)以及圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展。視頻監(jiān)控目前已成為研究熱點(diǎn)，視頻監(jiān)控是指在沒有人為干預(yù)的情況下，通過攝像頭采集監(jiān)控場景的視頻圖像序列，利用圖像處理、視頻分析以及模式識(shí)別等方法對(duì)采集到的圖像進(jìn)行自動(dòng)分析，得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并以此作為主要依據(jù)控制攝像頭始終指向目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的連續(xù)跟蹤，還可以判斷目標(biāo)的行為，并對(duì)異常情況作出反應(yīng)。雖然對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤的研究已經(jīng)進(jìn)行了好多年，但是目前其仍然存在許多難以解決的問題，在實(shí)時(shí)場景中獲取的圖像容易受到很多因素的干擾。如：光照變化、背景模糊的影響等；同時(shí)在目標(biāo)跟蹤過程中，動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)、非剛性形變或是目標(biāo)存在遮擋問題等，所以目前來說，開發(fā)出一種具有準(zhǔn)確性、魯棒性、實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置是現(xiàn)在最需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置，首先可實(shí)現(xiàn)在實(shí)時(shí)場景中獲取的圖像存在光照變化和背景模糊的情況時(shí)，依舊對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行良好的持續(xù)跟蹤效果，其次可實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)跟蹤過程中，動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)、非剛性形變或是目標(biāo)存在遮擋問題時(shí)，依舊對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行良好的持續(xù)跟蹤效果。該動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置是一種具有準(zhǔn)確性、魯棒性、實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置，包括攝像頭、角度旋轉(zhuǎn)裝置、報(bào)警裝置、云端共享中心。攝像頭與角度旋轉(zhuǎn)裝置安裝連接，攝像頭設(shè)置有電源接口，所述報(bào)警裝置包括警示燈、蜂鳴器，所述警示燈、蜂鳴器均安裝在攝像頭的機(jī)體前端部位，所述攝像頭的機(jī)體內(nèi)置有跟蹤處理器模塊、硬盤刻錄機(jī)，跟蹤處理器模塊與云端共享中心無線連接，多個(gè)該動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置信息于云端共享中心匯聚和傳遞。

所述跟蹤處理器模塊包括圖像傳感器、顏色跟蹤控件、時(shí)空跟蹤控件、尺度跟蹤控件、目標(biāo)信息提取控件、目標(biāo)信息發(fā)送控件、目標(biāo)信息接收控件。

所述圖像傳感器通過攝像頭發(fā)來的實(shí)時(shí)圖像信息，檢測出跟蹤目標(biāo)的初始狀態(tài)及目標(biāo)的初始空間環(huán)境。

所述顏色跟蹤控件通過顏色相似度將動(dòng)態(tài)目標(biāo)和目標(biāo)背景分離開，僅對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤。

所述時(shí)空跟蹤控件利用動(dòng)態(tài)目標(biāo)周圍局部的時(shí)空環(huán)境，輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位,并對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤。

所述尺度跟蹤控件通過檢測自身與動(dòng)態(tài)目標(biāo)中心點(diǎn)間的距離，輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位，并對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤。

所述目標(biāo)信息提取控件通過顏色跟蹤控件、時(shí)空跟蹤控件以及尺度跟蹤控件分別反饋的動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤狀態(tài)間的相似度，提取相似度為85%以上的目標(biāo)信息。

所述目標(biāo)信息發(fā)送控件將目標(biāo)信息提取控件中提取的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息，周期性發(fā)送至云端共享中心和硬盤錄像機(jī)。

所述目標(biāo)信息接收控件接收來自于云端共享中心的實(shí)時(shí)目標(biāo)信息與目標(biāo)信息提取控件中的動(dòng)態(tài)目標(biāo)實(shí)時(shí)信息做對(duì)比，若相似度為85%以上時(shí)，將以信號(hào)觸發(fā)方式反饋給目標(biāo)信息發(fā)送控件。

一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤方法，當(dāng)攝像頭工作于圖像采集時(shí)，會(huì)將實(shí)時(shí)圖像信息發(fā)送給跟蹤處理器模塊和硬盤錄像機(jī)，跟蹤處理器模塊會(huì)對(duì)該實(shí)時(shí)圖像信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤處理，提取動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息發(fā)送到云端共享中心，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息實(shí)時(shí)共享，并制作信息備注報(bào)告發(fā)送到硬盤錄像機(jī)并存儲(chǔ)于硬盤中，硬盤錄像機(jī)會(huì)將攝像頭采集到的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)于硬盤中，云端共享中心也可以向跟蹤處理器模塊發(fā)布命令，云端共享中心發(fā)布目標(biāo)信息，各個(gè)跟蹤處理器模塊將該目標(biāo)信息與自身提取的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)相似度高達(dá)90%時(shí)自動(dòng)開啟報(bào)警裝置。

本發(fā)明一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置，技術(shù)效果如下：

1、通過跟蹤處理器模塊中顏色跟蹤控件，利用顏色相似度將動(dòng)態(tài)目標(biāo)和目標(biāo)背景分離開，僅對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤，不僅可實(shí)現(xiàn)外界環(huán)境導(dǎo)致背景模糊時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)出現(xiàn)非剛性形變時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

2、通過跟蹤處理器模塊中時(shí)空跟蹤控件，利用動(dòng)態(tài)目標(biāo)周圍局部的時(shí)空環(huán)境輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位并對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在遮擋時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

3、通過跟蹤處理器模塊中尺度跟蹤控件，利用檢測自身與動(dòng)態(tài)目標(biāo)中心點(diǎn)間的距離輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位并對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤，彌補(bǔ)了常規(guī)動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置需要人工調(diào)控鎖定跟蹤區(qū)域的缺陷，不僅可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所處環(huán)境的光照變化時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

4、具有角度旋轉(zhuǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)多角度旋轉(zhuǎn)追蹤；具有報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)重要信息的警報(bào)提醒；具有硬盤錄像機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息備份；具有云端共享中心實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息共享。

綜上所述：所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置，首先可實(shí)現(xiàn)在實(shí)時(shí)場景中獲取的圖像存在光照變化和背景模糊的情況時(shí)，依舊對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行良好的持續(xù)跟蹤效果，其次可實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)跟蹤過程中，動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)、非剛性形變或是目標(biāo)存在遮擋問題時(shí)，依舊對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行良好的持續(xù)跟蹤效果，綜上所述，所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置是一種具有準(zhǔn)確性、魯棒性、實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置的功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的跟蹤處理器模塊3原理實(shí)現(xiàn)示意圖。

圖4（a）為本發(fā)明的顏色跟蹤控件11跟蹤采樣區(qū)示意圖一；

圖4（b）為本發(fā)明的顏色跟蹤控件11跟蹤采樣區(qū)示意圖二；

圖4（c）為本發(fā)明的顏色跟蹤控件11跟蹤采樣區(qū)示意圖三。

圖5(a)為本發(fā)明的時(shí)空跟蹤控件12跟蹤采樣區(qū)示意圖一；

圖5(b)為本發(fā)明的時(shí)空跟蹤控件12跟蹤采樣區(qū)示意圖二。

圖6（a）為本發(fā)明的尺度跟蹤控件13跟蹤采樣區(qū)示意圖一；

圖6（b）為本發(fā)明的尺度跟蹤控件13跟蹤采樣區(qū)示意圖二；

圖6（c）為本發(fā)明的尺度跟蹤控件13跟蹤采樣區(qū)示意圖三。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置，包括攝像頭1、角度旋轉(zhuǎn)裝置2、報(bào)警裝置4、云端共享中心6。角度旋轉(zhuǎn)裝置2與攝像頭1機(jī)體末端部位物理連接，電源接口7設(shè)置于攝像頭1機(jī)體末端底部，為該裝置整體提供供電來源，報(bào)警裝置4由紅色警示燈8和蜂鳴器9組成，紅色警示燈8和蜂鳴器9均安裝在攝像頭1機(jī)體前端部位，警示燈8置于蜂鳴器9上方，跟蹤處理器模塊3和硬盤錄像機(jī)5均電連接內(nèi)置于攝像頭1機(jī)體，跟蹤處理器模塊3與云端共享中心6無線連接，多個(gè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置信息于云端共享中心6匯聚和傳遞。

工作原理

如圖2所示動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)攝像頭1工作于圖像采集時(shí)，會(huì)將實(shí)時(shí)圖像信息發(fā)送給跟蹤處理器模塊3和硬盤錄像機(jī)5。跟蹤處理器模塊3會(huì)對(duì)該實(shí)時(shí)圖像信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤處理，提取動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息發(fā)送到云端共享中心6實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息實(shí)時(shí)共享，并制作信息備注報(bào)告發(fā)送到硬盤錄像機(jī)5并存儲(chǔ)于硬盤中。硬盤錄像機(jī)5會(huì)將攝像頭1采集到的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)于硬盤中。云端共享中心6也可以向跟蹤處理器模塊3發(fā)布命令，云端共享中心6發(fā)布目標(biāo)信息，各個(gè)跟蹤處理器模塊3將該目標(biāo)信息與自身提取的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)相似度高達(dá)90%時(shí)自動(dòng)開啟報(bào)警裝置4。

所述的跟蹤處理器模塊3由圖像傳感器10、顏色跟蹤控件11、時(shí)空跟蹤控件12、尺度跟蹤控件13、目標(biāo)信息提取控件14、目標(biāo)信息發(fā)送控件15、目標(biāo)信息接收控件16組成。

圖像傳感器10采用ICX038AKA型圖像傳感器。

顏色跟蹤控件11采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。

時(shí)空跟蹤控件12采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。

尺度跟蹤控件13采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。

目標(biāo)信息提取控件14采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。

目標(biāo)信息發(fā)送控件15采用2.4G無線網(wǎng)卡。

目標(biāo)信息接收控件16采用2.4G無線網(wǎng)卡。

硬盤錄像機(jī)5采用DC-8001K硬盤錄像機(jī)。

報(bào)警裝置4采用AD16-22SM型聲光報(bào)警器。

如圖3所示跟蹤處理器模塊原理實(shí)現(xiàn)示意圖。當(dāng)跟蹤處理器模塊3接收到攝像頭1發(fā)來的實(shí)時(shí)圖像信息時(shí)，首先由圖像傳感器10檢測出跟蹤目標(biāo)的初始狀態(tài)及目標(biāo)的初始空間環(huán)境，然后同時(shí)由顏色跟蹤控件11、時(shí)空跟蹤控件12、尺度跟蹤控件13從不同角度同時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)跟蹤，再由目標(biāo)信息提取控件14依據(jù)顏色跟蹤控件11、時(shí)空跟蹤控件12以及尺度跟蹤控件13分別反饋的動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤狀態(tài)間的相似度，提取相似度為85%以上的目標(biāo)信息，最后通過目標(biāo)信息發(fā)送控件15將目標(biāo)信息提取控件14中提取的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息，周期性發(fā)送至云端共享中心6和硬盤錄像機(jī)5，然而，當(dāng)目標(biāo)信息發(fā)送控件15接收到來至于目標(biāo)信息接收控件16的反饋信號(hào)時(shí)，立即將觸發(fā)報(bào)警裝置4，同時(shí)立即將信息發(fā)送至云端共享中心6，因?yàn)槟繕?biāo)信息接收控件16可接收來自于云端共享中心6的實(shí)時(shí)目標(biāo)信息，并與目標(biāo)信息提取控件14中的動(dòng)態(tài)目標(biāo)實(shí)時(shí)信息做對(duì)比，若相似度為85%以上時(shí)就會(huì)將以信號(hào)觸發(fā)方式反饋給目標(biāo)信息發(fā)送控件15。

所述的圖像傳感器10通過攝像頭1發(fā)來的實(shí)時(shí)圖像信息檢測出跟蹤目標(biāo)的初始狀態(tài)及目標(biāo)的初始空間環(huán)境。

所述的顏色跟蹤控件11通過顏色相似度將動(dòng)態(tài)目標(biāo)和目標(biāo)背景分離開，僅對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤，跟蹤采樣區(qū)示意圖如圖4（a）~圖4（c）所示，黃色框內(nèi)是跟蹤采樣有效區(qū)，由于顏色跟蹤控件11的跟蹤采樣區(qū)僅為動(dòng)態(tài)目標(biāo)和目標(biāo)背景分離后的動(dòng)態(tài)目標(biāo)區(qū)域，即目標(biāo)背景完全不影響跟蹤效果，實(shí)現(xiàn)了外界環(huán)境導(dǎo)致背景模糊時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤，并且由于顏色跟蹤控件11是通過顏色相似度來對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，所以當(dāng)動(dòng)態(tài)目標(biāo)出現(xiàn)非剛性形變時(shí)目標(biāo)顏色相似度并不會(huì)發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)目標(biāo)出現(xiàn)非剛性形變時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

所述的時(shí)空跟蹤控件12通過利用動(dòng)態(tài)目標(biāo)周圍局部的時(shí)空環(huán)境輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位并對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤，跟蹤采樣區(qū)示意圖如圖5(a)～圖5(b)所示，黃色框內(nèi)是動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤采樣有效區(qū)，紅色框內(nèi)是動(dòng)態(tài)目標(biāo)時(shí)空環(huán)境跟蹤采樣有效區(qū)，動(dòng)態(tài)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，目標(biāo)周圍的局部場景存在著很強(qiáng)的時(shí)空關(guān)系，當(dāng)目標(biāo)存在著嚴(yán)重的遮擋，導(dǎo)致目標(biāo)的外觀發(fā)生了很大的變化，然而目標(biāo)時(shí)空環(huán)境通常只會(huì)有一小部分是被阻擋的，整體的時(shí)空環(huán)境區(qū)域仍然是保持相似的，如圖5中所示的藍(lán)色框區(qū)域?yàn)闀r(shí)空環(huán)境相似區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在遮擋時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

所述的尺度跟蹤控件13通過檢測自身與動(dòng)態(tài)目標(biāo)中心點(diǎn)間的距離輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位并對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤，跟蹤采樣區(qū)示意圖如圖6（a）~圖6（c）所示，黃色框內(nèi)是動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤采樣有效區(qū)，紅色圓點(diǎn)是動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤采樣中心有效點(diǎn)，不論動(dòng)態(tài)目標(biāo)如何運(yùn)動(dòng)都可以利用檢測出的距離自動(dòng)調(diào)節(jié)跟蹤區(qū)域，持續(xù)將動(dòng)態(tài)目標(biāo)中心點(diǎn)置于跟蹤區(qū)域中心點(diǎn)，彌補(bǔ)了常規(guī)動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置需要人工調(diào)控鎖定跟蹤區(qū)域的缺陷，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤，同時(shí)由于尺度跟蹤控件13是通過檢測自身與動(dòng)態(tài)目標(biāo)中心點(diǎn)間的距離輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位，并不受到目標(biāo)所處環(huán)境的光照變化影響，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)所處環(huán)境的光照變化時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

所述的目標(biāo)信息提取控件14通過顏色跟蹤控件11、時(shí)空跟蹤控件12以及尺度跟蹤控件13分別反饋的動(dòng)態(tài)目標(biāo)持續(xù)跟蹤狀態(tài)間的相似度，提取相似度為85%以上的目標(biāo)信息。

所述的目標(biāo)信息發(fā)送控件15將目標(biāo)信息提取控件14中提取的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息，周期性發(fā)送至云端共享中心6和硬盤錄像機(jī)5，當(dāng)目標(biāo)信息發(fā)送控件15接收到來至于目標(biāo)信息接收控件16的反饋信號(hào)時(shí)，立即將觸發(fā)報(bào)警裝置4，同時(shí)立即將信息發(fā)送至云端共享中心6。

所述的目標(biāo)信息接收控件16接收來自于云端共享中心6的實(shí)時(shí)目標(biāo)信息與目標(biāo)信息提取控件14中的動(dòng)態(tài)目標(biāo)實(shí)時(shí)信息做對(duì)比，若相似度為85%以上時(shí)將以信號(hào)觸發(fā)方式反饋給目標(biāo)信息發(fā)送控件15。

本發(fā)明一種動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置，首先，可實(shí)現(xiàn)在實(shí)時(shí)場景中獲取的圖像存在光照變化和背景模糊的情況時(shí)，依舊對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行良好的持續(xù)跟蹤效果，其次可實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)跟蹤過程中，動(dòng)態(tài)目標(biāo)存在不規(guī)則運(yùn)動(dòng)、非剛性形變或是目標(biāo)存在遮擋問題時(shí)，依舊對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行良好的持續(xù)跟蹤效果，綜上所述，所述的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置是一種具有準(zhǔn)確性、魯棒性、實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤裝置。