本發(fā)明涉及一種云臺(tái)跟蹤方法，特別地涉及一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)的不斷完善以及攝像機(jī)技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今以及以后研究的熱點(diǎn)。目前，通過攝像機(jī)采集的圖像對(duì)視屏序列中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行可持續(xù)跟蹤的研究方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是這些方法中，能夠在實(shí)時(shí)的場(chǎng)合中應(yīng)用的研究方法還是很少。此外，已經(jīng)有相關(guān)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤技術(shù)在車輛監(jiān)控、行人監(jiān)控等方面得到了應(yīng)用。而在這些場(chǎng)合，基本上都是用于簡(jiǎn)單的監(jiān)控，是被動(dòng)地獲取整個(gè)監(jiān)控界面的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。而對(duì)于通過人為主動(dòng)地標(biāo)記出需要跟蹤的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并與攝像機(jī)云臺(tái)相結(jié)合去持續(xù)跟蹤指定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方式還是很少。因此針對(duì)以上這種情況，本發(fā)明提出一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法，這種方法能夠配合高速球機(jī)的云臺(tái)實(shí)時(shí)地對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，以滿足特定環(huán)境下，需要持續(xù)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決目前智能監(jiān)控系統(tǒng)基本上都是被動(dòng)地監(jiān)控限定區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，且必須通過手動(dòng)地控制云臺(tái)，才能更換其他監(jiān)控區(qū)域以及通過不能自動(dòng)可持續(xù)地跟蹤指定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等問題，提出一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法，該方法通過人為地確定待跟蹤目標(biāo)，然后配合攝像機(jī)云臺(tái)，全方位實(shí)時(shí)地完成對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法，采用改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤方法，將HSV顏色直方圖反向投影得到的概率分布圖，與圖像邊緣直方圖反向投影得到的概率分布圖進(jìn)行加權(quán)融合，并結(jié)合卡爾曼濾波方法，預(yù)測(cè)跟蹤目標(biāo)的位置，從而提高跟蹤的健壯性；包括如下步驟：

1)假設(shè)高速球機(jī)采集的圖像中心坐標(biāo)為(c_x,c_y)，跟蹤目標(biāo)在圖像中水平方向偏轉(zhuǎn)閾值為Δx，俯仰方向偏轉(zhuǎn)閾值為Δy，變焦閾值上限為Δz_max、下限為Δz_min；

2)手動(dòng)在高速球機(jī)圖像采集模塊采集到的視頻序列中用矩形框標(biāo)記出待跟蹤目標(biāo)，t時(shí)刻標(biāo)記的待跟蹤目標(biāo)的矩形框面積為S_t，待跟蹤目標(biāo)質(zhì)心位置s_t坐標(biāo)為(x_t,y_t)；

3)通過改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤方法實(shí)時(shí)地跟蹤標(biāo)記出的待跟蹤目標(biāo)，并通過卡爾曼濾波方法，根據(jù)t-1時(shí)刻的待跟蹤目標(biāo)質(zhì)心位置s_t-1坐標(biāo)為(x_t-1,y_t-1)，估計(jì)該目標(biāo)t時(shí)刻的質(zhì)心位置s_t坐標(biāo)為(x_t,y_t)，然后在t時(shí)刻的質(zhì)心位置s_t再應(yīng)用改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤方法，在該位置附近匹配待跟蹤目標(biāo)，從而提高跟蹤精度；

4)當(dāng)x_t-c_x＞Δx，則高速球機(jī)水平向左偏轉(zhuǎn)，當(dāng)|x_t-c_x|＞Δx且x_t-c_x＜0，則高速球機(jī)水平向右偏轉(zhuǎn)，從而使目標(biāo)位于圖像的合適區(qū)域；

5)當(dāng)S_t＞Δz_max，則高速球機(jī)焦距變小，當(dāng)S_t＜Δz_min時(shí)，高速球機(jī)焦距變大，從而使矩形框面積S_t滿足Δz_min＜S_t＜Δz_max；

6)當(dāng)y_t-c_y＞Δy，則高速球機(jī)做下俯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)|y_t-c_y|＞Δy且y_t-c_y＜0，則高速球機(jī)做上仰偏轉(zhuǎn)，從而使目標(biāo)位于圖像的合適區(qū)域；

7)重復(fù)步驟3)-6)，完成對(duì)待跟蹤目標(biāo)的跟蹤，且上述具體偏轉(zhuǎn)角度以及焦距調(diào)節(jié)大小需根據(jù)不同種類的高速球機(jī)的偏轉(zhuǎn)速度以及焦距大小調(diào)試而定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)及突出性進(jìn)步：

本發(fā)明主要針對(duì)一些智能監(jiān)控系統(tǒng)基本上都是簡(jiǎn)單的被動(dòng)地對(duì)區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，而不具備跟蹤功能，提出了一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法，可以跟蹤指定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并且云臺(tái)可以實(shí)時(shí)的自動(dòng)地跟隨運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)以及調(diào)節(jié)焦距，并讓運(yùn)動(dòng)目標(biāo)停留在采集到的圖像中指定區(qū)域，從而保證該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)始終在攝像機(jī)范圍之內(nèi)，此外本發(fā)明還通過采用改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤算法和卡爾曼濾波算法相結(jié)合提高了跟蹤的可靠程度，為某些場(chǎng)合需要跟蹤指定目標(biāo)提供了一種很好的解決方案。

附圖說明

圖1是一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳述本發(fā)明的具體實(shí)施例和工作原理。

本發(fā)明方法主要應(yīng)用在主機(jī)服務(wù)器、高速球機(jī)平臺(tái)裝置上，其中高速球機(jī)平臺(tái)自帶有采集圖像模塊、水平方向偏轉(zhuǎn)控制模塊、焦距縮放控制模塊、俯仰方向偏轉(zhuǎn)控制模塊；主機(jī)服務(wù)器和高速球機(jī)通過RJ45接口進(jìn)行通信，主機(jī)服務(wù)器用來處理高速球機(jī)采集圖像模塊采集到的圖像，并根據(jù)待跟蹤目標(biāo)在圖像中的位置進(jìn)行相關(guān)的閾值判斷，根據(jù)判斷結(jié)果控制高速球機(jī)完成相應(yīng)的水平方向偏轉(zhuǎn)、俯仰方向偏轉(zhuǎn)或焦距縮放動(dòng)作。

如圖1所示，一種基于高速球機(jī)的主動(dòng)式跟蹤方法，采用改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤方法，將HSV顏色直方圖反向投影得到的概率分布圖，與圖像邊緣直方圖反向投影得到的概率分布圖進(jìn)行加權(quán)融合，并結(jié)合卡爾曼濾波方法，預(yù)測(cè)跟蹤目標(biāo)的位置，從而提高跟蹤的健壯性；包括如下步驟：

1)假設(shè)高速球機(jī)采集的圖像中心坐標(biāo)為(c_x,c_y)，采集圖像寬度為L(zhǎng)，高度為H，跟蹤目標(biāo)在圖像中水平方向偏轉(zhuǎn)閾值為Δx，俯仰方向偏轉(zhuǎn)閾值為Δy，變焦閾值上限為Δz_max、下限為Δz_min；本實(shí)施例水平方向偏轉(zhuǎn)閾值Δx取值為俯仰方向偏轉(zhuǎn)閾值為Δy取值為變焦閾值上限Δz_max取值為變焦閾值下限Δz_min取值為

2)手動(dòng)在高速球機(jī)圖像采集模塊采集到的視頻序列中用矩形框標(biāo)記出待跟蹤目標(biāo)，t時(shí)刻標(biāo)記的待跟蹤目標(biāo)的矩形框面積為S_t，待跟蹤目標(biāo)質(zhì)心位置s_t坐標(biāo)為(x_t,y_t)；

3)通過改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤方法實(shí)時(shí)地跟蹤標(biāo)記出的待跟蹤目標(biāo)，并通過卡爾曼濾波方法，根據(jù)t-1時(shí)刻的待跟蹤目標(biāo)質(zhì)心位置s_t-1坐標(biāo)為(x_t-1,y_t-1)，估計(jì)該目標(biāo)t時(shí)刻的質(zhì)心位置s_t坐標(biāo)為(x_t,y_t)，然后在t時(shí)刻的質(zhì)心位置s_t再應(yīng)用改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)的均值漂移跟蹤方法，在該位置附近匹配待跟蹤目標(biāo)，從而提高跟蹤精度；

4)當(dāng)x_t-c_x＞Δx，則高速球機(jī)水平向左偏轉(zhuǎn)，當(dāng)|x_t-c_x|＞Δx且x_t-c_x＜0，則高速球機(jī)水平向右偏轉(zhuǎn)，從而使目標(biāo)位于圖像的合適區(qū)域；

5)當(dāng)S_t＞Δz_max，則高速球機(jī)焦距變小，當(dāng)S_t＜Δz_min時(shí)，高速球機(jī)焦距變大，從而使矩形框面積S_t滿足Δz_min＜S_t＜Δz_max；

6)當(dāng)y_t-c_y＞Δy，則高速球機(jī)做下俯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)|y_t-c_y|＞Δy且y_t-c_y＜0，則高速球機(jī)做上仰偏轉(zhuǎn)，從而使目標(biāo)位于圖像的合適區(qū)域；

7)重復(fù)步驟3)-6)，完成對(duì)待跟蹤目標(biāo)的跟蹤，且上述具體偏轉(zhuǎn)角度以及焦距調(diào)節(jié)大小需根據(jù)不同種類的高速球機(jī)的偏轉(zhuǎn)速度以及焦距大小調(diào)試而定。