一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置及方法。通过获取同步的视频与物体的物理世界坐标信息，将物体的物理世界坐标转换为视频的像素坐标，从而将特定物体与其在视频中的位置进行匹配，实现对视频中的特定物体进行定位和追踪。这一方法可以实时地或快速地对一个或多个视频中的一个或多个特定物体进行定位和追踪，算法简单，对计算机的图像处理能力和视频图像质量要求很低，硬件成本低，适用场景广泛。

Device and method for fast positioning and tracking objects in video

The invention discloses a device and a method for fast positioning and tracking objects in video. Through the physical world coordinate information acquisition and synchronization of video objects, the physical world coordinates of the object into the pixel coordinates of the video, so as to match a specific object and its position in the video, realize the positioning and tracking of objects in video. This method can be real-time or fast positioning and tracking, to one or more specific objects of one or more video of the simple algorithm, the computer ability of image processing and video image quality requirements are very low, low hardware cost, widely applicable scenarios.

【技术实现步骤摘要】
一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置及方法
本专利技术属于视频处理领域，具体涉及一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置及方法。
技术介绍
随着视频采集设备的技术成熟与价格大众化，越来越多的领域应用视频作为信息记录和分析的手段。如何在大量的视频中，确定特定的物体(或人物，下同)在画面中的位置，并对其进行快速的定位和持续追踪，是对视频进行进一步操作与分析的基础。现有的技术方案主要有人工操作法和图像识别法。其中人工操作法，需要操作人员人工识别视频中特定物体，用特定软件对其进行逐帧标记，从而实现定位与追踪功能。图像识别法，是指使用计算机视觉算法，对视频图像序列中的特定物体进行识别和标记，从而实现自动定位与追踪功能。人工操作法的问题在于，操作人员需要对视频进行逐帧标记，工作量巨大而且乏味。人力成本高，处理速度慢，而且准确性受到操作人员的主观因素影响较大，难以进行广泛应用。图像识别法基于对视频画面海量数据的高速分析，要求计算机有强大的图像处理能力，并对图像质量有较高需求，对视频中的光强变化、物体运动速度、背景物体运动等因素非常敏感。这使得图像识别法的硬件成本高，处理速度较慢，且适用场景有限。
技术实现思路
为了克服上述现有技术方案的缺点，本专利技术提供一种对视频中的物体进行快速定位和追踪的方法及装置，可以对视频进行实时处理，并有广泛的应用场景。本专利技术第一方面提供一种对视频中物体进行快速定位和追踪的方法，所述定位和追踪的方法包括以下步骤：1)获取包含有特定物体的视频，并确定视频采集装置的镜头焦距、镜头畸变系数(内部参数)，和视频采集装置在物理坐标系中的三维坐标和方向角(外部参数)；2)位置获取模块获取一个或多个特定物体在物理坐标系中连续的三维坐标序列；3)将所述包含物体的视频和所述物体在物理坐标系中的三维坐标序列信息进行时间轴同步；4)坐标转换模块将所述物体在物理坐标系中的三维坐标序列进行空间转换，获得该物体在所述视频中的像素坐标序列；5)根据所述该物体在视频中的像素坐标序列，对视频中的物体进行标记并实现追踪，并由图像展示与操作模块进行定位和追踪的效果展示和操作。在所述的步骤5)中，图像展示与操作模块根据被选定物体的视频像素坐标，对周围区域画面进行自动截取；并在被选定物体移动时，图像展示与操作模块上的画面区域同步实时移动。在所述的步骤5)中，当视频获取模块包含多个视频获取设备时；在对视频中的物体进行标记追踪的过程中，通过设置规则，可对图像展示与操作模块上显示的视频进行选择。本专利技术第二方面提供一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置，所述定位和追踪的装置包括：视频获取模块，用于获取包含有特定物体的视频；位置获取模块，用于获取物理坐标系中的一个或多个特定物体的坐标随时间变化的序列，该模块与视频模块时间同步；坐标转换模块，用于将所述特定物体在物理坐标系中的坐标序列转换为所述视频中的像素坐标序列；图像展示与操作模块，包括显示终端，用于展示对所述视频中特定物体进行定位和追踪的效果，并做进一步的分析或视频处理操作。本专利技术提供的对视频中物体进行快速定位的方法与装置，通过获取同步的视频与物体的物理世界坐标信息，将物体的物理世界坐标转换为视频的像素坐标，从而将特定物体与其在视频中的位置进行匹配，实现对视频中的特定物体进行定位和追踪。这一方法可以实时地或快速地对一个或多个视频中的一个或多个特定物体进行定位和追踪，算法简单，对计算机的图像处理能力和视频图像质量要求很低，硬件成本低，适用场景广泛。附图说明图1：本专利技术的模块框示意图。图2：实施例1的系统示意图。图3：实施例1、2的物体俯视图与坐标。图4：实施例1的视频示意图。图5：实施例1的视频截取结果示意图。图6：实施例2的系统示意图。图7：实施例2的视频示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供一种对单视频中物体进行实时定位和追踪的系统。该系统包含一台摄像机，服务器，显示终端，无线或有线网络通信设备，和包含定位桩与定位标记的物体定位设备。其中定位设备可以是基于蓝牙、wifi、RFID，或者超宽带UWB等技术的。如图2所示，将摄像机与定位桩部署在需要拍摄的场地，将定位标记放置或固定在需要定位追踪的物体上。获取包含有特定物体的视频，并确定视频采集装置的镜头焦距、镜头畸变系数(内部参数)，和视频采集装置在物理坐标系中的三维坐标和方向角(外部参数)。摄像机的视频信息与定位设备的定位信息(如图3所示)，通过网络通信设备实时上传到服务器进行处理，并进行时间同步。服务器将接收到的特定物体的三维坐标(x,y,z)，通过文献[ROGERY.TSAI,AVersatileCameraCalibrationTechniaueforHigh‐Accuracy3DMachineVisionMetrologyUsingOff‐the‐shelfTVCamerasandLenses]所述方法，实时转换为视频中的像素坐标(xf,yf)。并以该坐标为参照点，对其周围区域画面进行自动标记，并展示在显示终端上(如图4所示)。当物体位置移动时，显示终端上可以看到标记的区域同步实时移动，从而实现对物体进行实时定位与追踪。进一步地，可以对特定物体画面进行截取展示。如图5所示，当选定立方体物体时，根据立方体物体的视频像素坐标(xf,yf)，对周围区域画面进行自动截取。当立方体物体移动时，显示终端上可以看到画面区域同步实时移动。这一系统实现了对在单一视频中对物体进行实时追踪。本专利技术实施例提供一种对多个视频中物体进行后处理定位和追踪的系统。该系统包含多台摄像机，服务器，显示终端，无线或有线网络通信设备，和无定位桩的物体定位设备。其中定位设备可以是基于北斗、GPS、AGPS、地磁指纹，或者手机基站等定位技术的。如图6所示，将多台摄像机部署在需要拍摄的场地，将定位设备放置或固定在需要定位追踪的物体上。获取包含有特定物体的视频，并确定视频采集装置的镜头焦距、镜头畸变系数(内部参数)，和视频采集装置在物理坐标系中的三维坐标和方向角(外部参数)。摄像机的视频信息与定位设备的定位信息(如图3所示)，通过网络通信设备实时上传到服务器保存，并进行时间同步。当需要对视频进行处理时，服务器调取出存储的特定物体的三维坐标序列(x,y,z,t)，通过文献[ROGERY.TSAI,AVersatileCameraCalibrationTechniaueforHigh‐Accuracy3DMachineVisionMetrologyUsingOff‐the‐shelfTVCamerasandLenses]所述方法，转换为特定摄像机视频中的像素坐标(xf,yf,t)。并以该坐标为参照点，对其周围区域画面进行自动标记，并展示在显示终端上(如图7所示)。当视频中的物体位置移动时，显示终端上可以看到多个视频中标记的区域同步实时移动，从而实现对物体进行实时定位与追踪。进一步地，可以通过设置规则，对显示终端上的显示的视频进行选择。当物体位置关系如图6所示，且规则为物体靠近画面中间时，如果选择追踪物体为长方体，则显示Camera‐1视频；如果选择追踪物体为圆柱体，则显示Camera‐3视频。如果选择追踪物体为圆柱体，当圆柱体位置移动时，则显示终端上显示的视频可以根据规则，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置，其特征在于包括：视频获取模块，用于获取包含有特定物体的视频；位置获取模块，用于获取物理坐标系中的一个或多个特定物体的三维坐标随时间变化的序列，该模块与视频模块时间同步；坐标转换模块，用于将所述特定物体在物理坐标系中的坐标序列转换为所述视频中的像素坐标序列；图像展示与操作模块，包括显示终端，用于展示对所述视频中特定物体进行定位和追踪的效果，并做进一步的分析或视频处理操作。

【技术特征摘要】
1.一种对视频中物体进行快速定位和追踪的装置，其特征在于包括：视频获取模块，用于获取包含有特定物体的视频；位置获取模块，用于获取物理坐标系中的一个或多个特定物体的三维坐标随时间变化的序列，该模块与视频模块时间同步；坐标转换模块，用于将所述特定物体在物理坐标系中的坐标序列转换为所述视频中的像素坐标序列；图像展示与操作模块，包括显示终端，用于展示对所述视频中特定物体进行定位和追踪的效果，并做进一步的分析或视频处理操作。2.根据权利要求1所述的对视频中物体进行快速定位和追踪的装置，其特征在于所述的视频获取模块包含一个或多个视频获取设备。3.根据权利要求2所述的对视频中物体进行快速定位和追踪的装置，其特征在于所述的视频获取设备为摄像机。4.一种如权利要求1所述装置的对视频中物体进行快速定位和追踪的方法，其特征在于包括以下步骤：1)视频获取模块获取包含有特定物体的视频，确定视频获取模块中的视频采集装置的镜头焦距、镜头畸变系数，和视频采集装置在物理坐标系中的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙耀然，何赛灵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33