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一種基于高速球機的主動式跟蹤方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610771302.8

申請日:

2016.08.30

公開號:

CN106303453A

公開日:

2017.01.04

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):H04N 7/18申請日:20160830|||公開
IPC分類號: H04N7/18; H04N5/232; G06T7/20 主分類號: H04N7/18
申請人: 上海大學
發明人: 饒進軍; 郭石磊; 張秋雨
地址: 200444 上海市寶山區上大路99號
優先權:
專利代理機構: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205 代理人: 陸聰明
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610771302.8

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.02.01|||2017.01.04

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種基于高速球機的主動式跟蹤方法,采用改進的連續自適應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行加權融合,并結合卡爾曼濾波方法,預測跟蹤目標的位置,從而提高跟蹤的健壯性,并且能夠實現云臺在跟蹤過程中實時地隨跟蹤目標運動而轉動,始終讓跟蹤目標處于采集到的圖像的指定范圍內,為某些場合需要跟蹤指定目標提供了一種很好的解決方案。

權利要求書

1.一種基于高速球機的主動式跟蹤方法,采用改進的連續自適應的均值漂移跟蹤方
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
分布圖進行加權融合,并結合卡爾曼濾波方法,預測跟蹤目標的位置,從而提高跟蹤的健壯
性;其特征在于,包括如下步驟:
1)假設高速球機采集的圖像中心坐標為(cx,cy),跟蹤目標在圖像中水平方向偏轉閾值
為Δx,俯仰方向偏轉閾值為Δy,變焦閾值上限為Δzmax、下限為Δzmin;
2)手動在高速球機圖像采集模塊采集到的視頻序列中用矩形框標記出待跟蹤目標,t
時刻標記的待跟蹤目標的矩形框面積為St,待跟蹤目標質心位置st坐標為(xt,yt);
3)通過改進的連續自適應的均值漂移跟蹤方法實時地跟蹤標記出的待跟蹤目標,并通
過卡爾曼濾波方法,根據t-1時刻的待跟蹤目標質心位置st-1坐標為(xt-1,yt-1),估計該目標
t時刻的質心位置st坐標為(xt,yt),然后在t時刻的質心位置st再應用改進的連續自適應的
均值漂移跟蹤方法,在該位置附近匹配待跟蹤目標,從而提高跟蹤精度;
4)當xt-cx>Δx,則高速球機水平向左偏轉,當|xt-cx|>Δx且xt-cx<0,則高速球機水
平向右偏轉,從而使目標位于圖像的合適區域;
5)當St>Δzmax,則高速球機焦距變小,當St<Δzmin時,高速球機焦距變大,從而使矩形
框面積St滿足Δzmin<St<Δzmax;
6)當yt-cy>Δy,則高速球機做下俯偏轉,當|yt-cy|>Δy且yt-cy<0,則高速球機做上
仰偏轉,從而使目標位于圖像的合適區域;
7)重復步驟3)-6),完成對待跟蹤目標的跟蹤,且上述具體偏轉角度以及焦距調節大小
需根據不同種類的高速球機的偏轉速度以及焦距大小調試而定。

說明書

一種基于高速球機的主動式跟蹤方法

技術領域

本發明涉及一種云臺跟蹤方法,特別地涉及一種基于高速球機的主動式跟蹤方
法。

背景技術

隨著現代監控系統的不斷完善以及攝像機技術的發展,運動目標跟蹤技術已經成
為當今以及以后研究的熱點。目前,通過攝像機采集的圖像對視屏序列中的運動目標進行
可持續跟蹤的研究方法已經相當成熟,但是這些方法中,能夠在實時的場合中應用的研究
方法還是很少。此外,已經有相關的運動目標跟蹤技術在車輛監控、行人監控等方面得到了
應用。而在這些場合,基本上都是用于簡單的監控,是被動地獲取整個監控界面的所有運動
目標。而對于通過人為主動地標記出需要跟蹤的運動目標,并與攝像機云臺相結合去持續
跟蹤指定的運動目標的方式還是很少。因此針對以上這種情況,本發明提出一種基于高速
球機的主動式跟蹤方法,這種方法能夠配合高速球機的云臺實時地對運動目標進行跟蹤,
以滿足特定環境下,需要持續跟蹤運動目標的任務。

發明內容

本發明的目的在于解決目前智能監控系統基本上都是被動地監控限定區域的運
動目標,且必須通過手動地控制云臺,才能更換其他監控區域以及通過不能自動可持續地
跟蹤指定的運動目標等問題,提出一種基于高速球機的主動式跟蹤方法,該方法通過人為
地確定待跟蹤目標,然后配合攝像機云臺,全方位實時地完成對運動目標的跟蹤。

為達到上述目的,本發明采用下述技術方案:

一種基于高速球機的主動式跟蹤方法,采用改進的連續自適應的均值漂移跟蹤方
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
分布圖進行加權融合,并結合卡爾曼濾波方法,預測跟蹤目標的位置,從而提高跟蹤的健壯
性;包括如下步驟:

1)假設高速球機采集的圖像中心坐標為(cx,cy),跟蹤目標在圖像中水平方向偏轉
閾值為Δx,俯仰方向偏轉閾值為Δy,變焦閾值上限為Δzmax、下限為Δzmin;

2)手動在高速球機圖像采集模塊采集到的視頻序列中用矩形框標記出待跟蹤目
標,t時刻標記的待跟蹤目標的矩形框面積為St,待跟蹤目標質心位置st坐標為(xt,yt);

3)通過改進的連續自適應的均值漂移跟蹤方法實時地跟蹤標記出的待跟蹤目標,
并通過卡爾曼濾波方法,根據t-1時刻的待跟蹤目標質心位置st-1坐標為(xt-1,yt-1),估計該
目標t時刻的質心位置st坐標為(xt,yt),然后在t時刻的質心位置st再應用改進的連續自適
應的均值漂移跟蹤方法,在該位置附近匹配待跟蹤目標,從而提高跟蹤精度;

4)當xt-cx>Δx,則高速球機水平向左偏轉,當|xt-cx|>Δx且xt-cx<0,則高速球
機水平向右偏轉,從而使目標位于圖像的合適區域;

5)當St>Δzmax,則高速球機焦距變小,當St<Δzmin時,高速球機焦距變大,從而使
矩形框面積St滿足Δzmin<St<Δzmax;

6)當yt-cy>Δy,則高速球機做下俯偏轉,當|yt-cy|>Δy且yt-cy<0,則高速球機
做上仰偏轉,從而使目標位于圖像的合適區域;

7)重復步驟3)-6),完成對待跟蹤目標的跟蹤,且上述具體偏轉角度以及焦距調節
大小需根據不同種類的高速球機的偏轉速度以及焦距大小調試而定。

本發明與現有技術相比較,具有以下明顯優點及突出性進步:

本發明主要針對一些智能監控系統基本上都是簡單的被動地對區域目標進行檢
測,而不具備跟蹤功能,提出了一種基于高速球機的主動式跟蹤方法,可以跟蹤指定的運動
目標,并且云臺可以實時的自動地跟隨運動目標的運動而轉動以及調節焦距,并讓運動目
標停留在采集到的圖像中指定區域,從而保證該運動目標始終在攝像機范圍之內,此外本
發明還通過采用改進的連續自適應的均值漂移跟蹤算法和卡爾曼濾波算法相結合提高了
跟蹤的可靠程度,為某些場合需要跟蹤指定目標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的主動式跟蹤方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖,詳述本發明的具體實施例和工作原理。

本發明方法主要應用在主機服務器、高速球機平臺裝置上,其中高速球機平臺自
帶有采集圖像模塊、水平方向偏轉控制模塊、焦距縮放控制模塊、俯仰方向偏轉控制模塊;
主機服務器和高速球機通過RJ45接口進行通信,主機服務器用來處理高速球機采集圖像模
塊采集到的圖像,并根據待跟蹤目標在圖像中的位置進行相關的閾值判斷,根據判斷結果
控制高速球機完成相應的水平方向偏轉、俯仰方向偏轉或焦距縮放動作。

如圖1所示,一種基于高速球機的主動式跟蹤方法,采用改進的連續自適應的均值
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行加權融合,并結合卡爾曼濾波方法,預測跟蹤目標的位置,從而提高
跟蹤的健壯性;包括如下步驟:

1)假設高速球機采集的圖像中心坐標為(cx,cy),采集圖像寬度為L,高度為H,跟蹤
目標在圖像中水平方向偏轉閾值為Δx,俯仰方向偏轉閾值為Δy,變焦閾值上限為Δzmax、
下限為Δzmin;本實施例水平方向偏轉閾值Δx取值為俯仰方向偏轉閾值為Δy取值為
變焦閾值上限Δzmax取值為變焦閾值下限Δzmin取值為

2)手動在高速球機圖像采集模塊采集到的視頻序列中用矩形框標記出待跟蹤目
標,t時刻標記的待跟蹤目標的矩形框面積為St,待跟蹤目標質心位置st坐標為(xt,yt);

3)通過改進的連續自適應的均值漂移跟蹤方法實時地跟蹤標記出的待跟蹤目標,
并通過卡爾曼濾波方法,根據t-1時刻的待跟蹤目標質心位置st-1坐標為(xt-1,yt-1),估計該
目標t時刻的質心位置st坐標為(xt,yt),然后在t時刻的質心位置st再應用改進的連續自適
應的均值漂移跟蹤方法,在該位置附近匹配待跟蹤目標,從而提高跟蹤精度;

4)當xt-cx>Δx,則高速球機水平向左偏轉,當|xt-cx|>Δx且xt-cx<0,則高速球
機水平向右偏轉,從而使目標位于圖像的合適區域;

5)當St>Δzmax,則高速球機焦距變小,當St<Δzmin時,高速球機焦距變大,從而使
矩形框面積St滿足Δzmin<St<Δzmax;

6)當yt-cy>Δy,則高速球機做下俯偏轉,當|yt-cy|>Δy且yt-cy<0,則高速球機
做上仰偏轉,從而使目標位于圖像的合適區域;

7)重復步驟3)-6),完成對待跟蹤目標的跟蹤,且上述具體偏轉角度以及焦距調節
大小需根據不同種類的高速球機的偏轉速度以及焦距大小調試而定。

關 鍵 詞:
一種 基于 高速 主動 跟蹤 方法
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