一种基于高速球机的主动式跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种基于高速球机的主动式跟踪方法，采用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，将HSV颜色直方图反向投影得到的概率分布图，与图像边缘直方图反向投影得到的概率分布图进行加权融合，并结合卡尔曼滤波方法，预测跟踪目标的位置，从而提高跟踪的健壮性，并且能够实现云台在跟踪过程中实时地随跟踪目标运动而转动，始终让跟踪目标处于采集到的图像的指定范围内，为某些场合需要跟踪指定目标提供了一种很好的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种云台跟踪方法，特别地涉及一种基于高速球机的主动式跟踪方法。
技术介绍
随着现代监控系统的不断完善以及摄像机技术的发展，运动目标跟踪技术已经成为当今以及以后研究的热点。目前，通过摄像机采集的图像对视屏序列中的运动目标进行可持续跟踪的研究方法已经相当成熟，但是这些方法中，能够在实时的场合中应用的研究方法还是很少。此外，已经有相关的运动目标跟踪技术在车辆监控、行人监控等方面得到了应用。而在这些场合，基本上都是用于简单的监控，是被动地获取整个监控界面的所有运动目标。而对于通过人为主动地标记出需要跟踪的运动目标，并与摄像机云台相结合去持续跟踪指定的运动目标的方式还是很少。因此针对以上这种情况，本专利技术提出一种基于高速球机的主动式跟踪方法，这种方法能够配合高速球机的云台实时地对运动目标进行跟踪，以满足特定环境下，需要持续跟踪运动目标的任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决目前智能监控系统基本上都是被动地监控限定区域的运动目标，且必须通过手动地控制云台，才能更换其他监控区域以及通过不能自动可持续地跟踪指定的运动目标等问题，提出一种基于高速球机的主动式跟踪方法，该方法通过人为地确定待跟踪目标，然后配合摄像机云台，全方位实时地完成对运动目标的跟踪。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基于高速球机的主动式跟踪方法，采用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，将HSV颜色直方图反向投影得到的概率分布图，与图像边缘直方图反向投影得到的概率分布图进行加权融合，并结合卡尔曼滤波方法，预测跟踪目标的位置，从而提高跟踪的健壮性；包括如下步骤：1)假设高速球机采集的图像中心坐标为(cx,cy)，跟踪目标在图像中水平方向偏转阈值为Δx，俯仰方向偏转阈值为Δy，变焦阈值上限为Δzmax、下限为Δzmin；2)手动在高速球机图像采集模块采集到的视频序列中用矩形框标记出待跟踪目标，t时刻标记的待跟踪目标的矩形框面积为St，待跟踪目标质心位置st坐标为(xt,yt)；3)通过改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法实时地跟踪标记出的待跟踪目标，并通过卡尔曼滤波方法，根据t-1时刻的待跟踪目标质心位置st-1坐标为(xt-1,yt-1)，估计该目标t时刻的质心位置st坐标为(xt,yt)，然后在t时刻的质心位置st再应用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，在该位置附近匹配待跟踪目标，从而提高跟踪精度；4)当xt-cx＞Δx，则高速球机水平向左偏转，当|xt-cx|＞Δx且xt-cx＜0，则高速球机水平向右偏转，从而使目标位于图像的合适区域；5)当St＞Δzmax，则高速球机焦距变小，当St＜Δzmin时，高速球机焦距变大，从而使矩形框面积St满足Δzmin＜St＜Δzmax；6)当yt-cy＞Δy，则高速球机做下俯偏转，当|yt-cy|＞Δy且yt-cy＜0，则高速球机做上仰偏转，从而使目标位于图像的合适区域；7)重复步骤3)-6)，完成对待跟踪目标的跟踪，且上述具体偏转角度以及焦距调节大小需根据不同种类的高速球机的偏转速度以及焦距大小调试而定。本专利技术与现有技术相比较，具有以下明显优点及突出性进步：本专利技术主要针对一些智能监控系统基本上都是简单的被动地对区域目标进行检测，而不具备跟踪功能，提出了一种基于高速球机的主动式跟踪方法，可以跟踪指定的运动目标，并且云台可以实时的自动地跟随运动目标的运动而转动以及调节焦距，并让运动目标停留在采集到的图像中指定区域，从而保证该运动目标始终在摄像机范围之内，此外本专利技术还通过采用改进的连续自适应的均值漂移跟踪算法和卡尔曼滤波算法相结合提高了跟踪的可靠程度，为某些场合需要跟踪指定目标提供了一种很好的解决方案。附图说明图1是一种基于高速球机的主动式跟踪方法的流程图。具体实施方式下面结合附图，详述本专利技术的具体实施例和工作原理。本专利技术方法主要应用在主机服务器、高速球机平台装置上，其中高速球机平台自带有采集图像模块、水平方向偏转控制模块、焦距缩放控制模块、俯仰方向偏转控制模块；主机服务器和高速球机通过RJ45接口进行通信，主机服务器用来处理高速球机采集图像模块采集到的图像，并根据待跟踪目标在图像中的位置进行相关的阈值判断，根据判断结果控制高速球机完成相应的水平方向偏转、俯仰方向偏转或焦距缩放动作。如图1所示，一种基于高速球机的主动式跟踪方法，采用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，将HSV颜色直方图反向投影得到的概率分布图，与图像边缘直方图反向投影得到的概率分布图进行加权融合，并结合卡尔曼滤波方法，预测跟踪目标的位置，从而提高跟踪的健壮性；包括如下步骤：1)假设高速球机采集的图像中心坐标为(cx,cy)，采集图像宽度为L，高度为H，跟踪目标在图像中水平方向偏转阈值为Δx，俯仰方向偏转阈值为Δy，变焦阈值上限为Δzmax、下限为Δzmin；本实施例水平方向偏转阈值Δx取值为俯仰方向偏转阈值为Δy取值为变焦阈值上限Δzmax取值为变焦阈值下限Δzmin取值为2)手动在高速球机图像采集模块采集到的视频序列中用矩形框标记出待跟踪目标，t时刻标记的待跟踪目标的矩形框面积为St，待跟踪目标质心位置st坐标为(xt,yt)；3)通过改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法实时地跟踪标记出的待跟踪目标，并通过卡尔曼滤波方法，根据t-1时刻的待跟踪目标质心位置st-1坐标为(xt-1,yt-1)，估计该目标t时刻的质心位置st坐标为(xt,yt)，然后在t时刻的质心位置st再应用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，在该位置附近匹配待跟踪目标，从而提高跟踪精度；4)当xt-cx＞Δx，则高速球机水平向左偏转，当|xt-cx|＞Δx且xt-cx＜0，则高速球机水平向右偏转，从而使目标位于图像的合适区域；5)当St＞Δzmax，则高速球机焦距变小，当St＜Δzmin时，高速球机焦距变大，从而使矩形框面积St满足Δzmin＜St＜Δzmax；6)当yt-cy＞Δy，则高速球机做下俯偏转，当|yt-cy|＞Δy且yt-cy＜0，则高速球机做上仰偏转，从而使目标位于图像的合适区域；7)重复步骤3)-6)，完成对待跟踪目标的跟踪，且上述具体偏转角度以及焦距调节大小需根据不同种类的高速球机的偏转速度以及焦距大小调试而定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高速球机的主动式跟踪方法，采用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，将HSV颜色直方图反向投影得到的概率分布图，与图像边缘直方图反向投影得到的概率分布图进行加权融合，并结合卡尔曼滤波方法，预测跟踪目标的位置，从而提高跟踪的健壮性；其特征在于，包括如下步骤：1)假设高速球机采集的图像中心坐标为(cx,cy)，跟踪目标在图像中水平方向偏转阈值为Δx，俯仰方向偏转阈值为Δy，变焦阈值上限为Δzmax、下限为Δzmin；2)手动在高速球机图像采集模块采集到的视频序列中用矩形框标记出待跟踪目标，t时刻标记的待跟踪目标的矩形框面积为St，待跟踪目标质心位置st坐标为(xt,yt)；3)通过改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法实时地跟踪标记出的待跟踪目标，并通过卡尔曼滤波方法，根据t‑1时刻的待跟踪目标质心位置st‑1坐标为(xt‑1,yt‑1)，估计该目标t时刻的质心位置st坐标为(xt,yt)，然后在t时刻的质心位置st再应用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，在该位置附近匹配待跟踪目标，从而提高跟踪精度；4)当xt‑cx＞Δx，则高速球机水平向左偏转，当|xt‑cx|＞Δx且xt‑cx＜0，则高速球机水平向右偏转，从而使目标位于图像的合适区域；5)当St＞Δzmax，则高速球机焦距变小，当St＜Δzmin时，高速球机焦距变大，从而使矩形框面积St满足Δzmin＜St＜Δzmax；6)当yt‑cy＞Δy，则高速球机做下俯偏转，当|yt‑cy|＞Δy且yt‑cy＜0，则高速球机做上仰偏转，从而使目标位于图像的合适区域；7)重复步骤3)‑6)，完成对待跟踪目标的跟踪，且上述具体偏转角度以及焦距调节大小需根据不同种类的高速球机的偏转速度以及焦距大小调试而定。...

【技术特征摘要】
1.一种基于高速球机的主动式跟踪方法，采用改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法，将HSV颜色直方图反向投影得到的概率分布图，与图像边缘直方图反向投影得到的概率分布图进行加权融合，并结合卡尔曼滤波方法，预测跟踪目标的位置，从而提高跟踪的健壮性；其特征在于，包括如下步骤：1)假设高速球机采集的图像中心坐标为(cx,cy)，跟踪目标在图像中水平方向偏转阈值为Δx，俯仰方向偏转阈值为Δy，变焦阈值上限为Δzmax、下限为Δzmin；2)手动在高速球机图像采集模块采集到的视频序列中用矩形框标记出待跟踪目标，t时刻标记的待跟踪目标的矩形框面积为St，待跟踪目标质心位置st坐标为(xt,yt)；3)通过改进的连续自适应的均值漂移跟踪方法实时地跟踪标记出的待跟踪目标，并通过卡尔曼滤波方法，根据t-1时刻的待跟踪目标质心位置st-1坐标为(xt-...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶进军，郭石磊，张秋雨，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31