專利名稱：在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安防監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法。
背景技術(shù)：
廣角固定相機是用于形成一個固定的全貌，以便用戶對監(jiān)控區(qū)域的整體狀況保持掌握。廣角相機通常視角在60度以上，甚至最高達到360度全景。廣角固定相機簡稱為固定相機。云臺相機用于對目標放大跟蹤顯示。云臺相機可以通過控制水平、俯仰運動以及縮放來實現(xiàn)對目標瞄準放大。云臺相機又稱為PTZ (pan, tilt, zoom全方位(上下、左右)移動及鏡頭變倍、變焦)相機，或者高速球等，云臺坐標有三個PTZ控制量，分別是P (Pan,水平旋轉(zhuǎn))，T (Tilt，俯仰)，Z (Zoom，縮放)。目前，用戶要通過“回憶相機通道號”，“切換相機”，“控制相機瞄準，縮放”等過程來選擇目標，用戶相應(yīng)速度慢，體驗感覺差。動態(tài)跟蹤技術(shù)仍處于早期發(fā)展時期。它主要通過對目標建立并更新模板，或者通過模式識別等手段，將背景和 前景(運動物體)分開，從而實現(xiàn)跟蹤。由于云臺相機隨著目標在運動，所以無法通過固定背景模型的方法將前景和背景區(qū)分。也無法實現(xiàn)對目標周圍環(huán)境監(jiān)控的同時，保持對目標細節(jié)的觀察。例如可以保持對人的相貌，服飾進行觀察。也不利于用戶識別當前目標的具體位置，判別目標行進方向的情況，是否有人尾隨等周邊情況。因此，需要解決給定固定相機目標大小，位置，如何計算相應(yīng)的云臺控制量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，簡單方便，用戶響應(yīng)速度快，體驗好，可靠性高。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，該方法包含以下步驟:
步驟1、系統(tǒng)初始化，固定相機和云臺相機配準；
每一個固定相機圖像坐標(^； D都對應(yīng)一個云臺控制坐標(P1 0和縮放系數(shù)卩；通過采集到的特征點進行分片擬合，使用線性方法擬合圖像坐標到云臺坐標的映射關(guān)系；
步驟2、計算云臺相機的P、t、r值；
利用三個頂點估算映射矩陣[C],對目標點計算所需的( 卩)值；
權(quán)利要求
1.一種在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，該方法包含以下步驟: 步驟1、系統(tǒng)初始化，固定相機和云臺相機配準；步驟I只需在系統(tǒng)初始化的時候做一次；每一個固定相機圖像坐標〕’:)都對應(yīng)一個云臺控制坐標U和縮放系數(shù)卩；通過采集到的特征點進行分片擬合，使用線性方法擬合圖像坐標到云臺坐標的映射關(guān)系； 步驟2、計算云臺相機的P、t、r值； 利用三個頂點估算映射矩陣[C],對目標點計算所需的(P: r; 值；
2.如權(quán)利要求1所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟I包含以下步驟: 步驟1.1、采集特征點，獲得η個固定相機特征點(Y: 及其對應(yīng)的云臺相機的PTZ參數(shù)
3.如權(quán)利要求2所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟1.1.2包含以下步驟: 步驟1.1.2.1、在固定相機圖像中選取一點,記錄下其圖像坐標(xi,yi)； 步驟1.1.2.2、手動驅(qū)動云臺相機將圖像中心點和選取的固定相機中的特征點對齊，錄下其云臺控制坐(pi,ti)和縮放系數(shù)K ; 步驟1.1.2.3、重復(fù)步驟1.1.2.1和步驟1.1.2.2，直至在可能出現(xiàn)運動物體的區(qū)域基本上被特征點覆蓋。
4.如權(quán)利要求2所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟1.1.3包含以下步驟: 步驟1.1.3.1、在固定相機中標出基本上在一個平面的區(qū)域； 步驟1.1.3.2、在此區(qū)域內(nèi)自動選擇特征點，通過最大值抑制保證特征點之間保持一定的距離； 步驟1.1.3.3、通過特征點匹配得到步驟1.1.3.2中的特征點在云臺相機中的坐標； 步驟1.1.3.4、引導(dǎo)云臺相機將中心依次貓準步驟1.1.3.3中的特征點，并記錄下相應(yīng)的PTZ控制參數(shù)(pi,ti)和縮放系數(shù)； 所述的步驟1.1.3.4包含以下步驟: 步驟1.1.3.4.1、假設(shè)云臺控制增量和圖像位置增量在局部滿足線性關(guān)系如下:_
5.如權(quán)利要求4所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟1.1.3.4.3包含以下步驟:步驟1-1- 3.4.3.1、計算當前目標距離圖像中心的距離,利用
6.如權(quán)利要求1所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟3包含以下步驟: 步驟3.1、計算當前目標位置的縮放系數(shù)r ； 步驟3.2、固定相機映射到云臺基準圖像； 給定固定相機中目標的大小、位置，求出在云臺基準圖像中相應(yīng)目標的大??； 步驟3.3、云臺相機基準圖像映射到最終位置； 根據(jù)給定的云臺變倍曲線以及基準圖像中目標大小，計算將目標縮放成理想大小所需的Z值； 如果在云臺相機基準圖像中的物體寬度為W，理想寬度為基準圖像寬度的一半，即W/2，則云臺相機的最終縮放倍數(shù)為W/ ( 2.w),通過變倍曲線查得對應(yīng)的縮放量Z。
7.如權(quán)利要求6所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟3.1包含以下步驟: 步驟3.1.1、固定相機 和云臺相機對應(yīng)的每一幅圖中每兩個特征點之間計算一個距離； 步驟3.1.2、每兩對匹配的特征點之間計算一個距離比，如果有N個特征點，則有Cf個距離比； 步驟3.1.3、取所有距離比的中值作為兩幅圖像的縮放系數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟3.2包含以下步驟: 步驟3.2.1、確定固定相機內(nèi)目標的大小； 目標在固定相機內(nèi)的大小由以下兩個方法確定: 指哪打哪:通過用戶選擇框的大??； 主從跟蹤:固定相機運動檢測得到的目標矩形框的大小； 步驟3.2.2、計算云臺基準圖像中該目標的大?。? 已知目標位置的縮放系數(shù)r,如果固定相機中一個目標寬度為η像素,則在云臺基準圖像中，此目標的寬度為r I ; 目標圖像中的寬度、高度分別為Wjl,云臺相機基準圖像的整個圖像的寬度、高度分別為1V,H，如果w/W > h/H，選擇寬度進行控制，否則選擇高度進行控制。
9.如權(quán)利要求6所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟3.3中的變倍曲線自動校準方法包含以下步驟: 步驟3.3.1、將云臺相機瞄準一個紋理豐富的區(qū)域；步驟3.3.2、將云臺相機的縮放量Z調(diào)到最小，采集特征點； 步驟3.3.3、逐級回調(diào)縮放量Z的值，采集特征點； 步驟3.3.4、相鄰圖像對之間進行特征點匹配； 步驟3.3.5、在匹配的特征點之間計算對應(yīng)距離比； 步驟3.3.6、遍歷所有可能的特征點距離，計算相應(yīng)的距離比； 步驟3.3.7、計算所有距離比的中值，作為兩個圖像間的縮放系數(shù); 步驟3.3.8、重復(fù)步驟3.3.3到3.3.7直至調(diào)整到縮放量Z的值達到基準Zb ； 步驟3.3.9、整理每個縮放量Z檔位相對于基準縮放檔位的縮放比S:,就是當前檔位到基準檔位之間所有相鄰圖像縮放比的連乘； 步驟3.3.10、根據(jù)獲得數(shù)值整理放大倍數(shù)球4) i e (In)，獲得變倍曲線表。
10.如權(quán)利要求1或6或7或8或9所述的在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，其特征在于，所述的步驟4包含以下步驟: 步驟4.1、固定相機跟蹤目標，獲得目標的位置和大?。? 方法參見步驟3.2.1 ; 步驟4.2、估 算 云臺相機中目標的尺寸，獲得PTZ控制量，然后同時進行步驟4.3和步驟.4.4 ； 方法參見步驟2和步驟3 ； 步驟4.3、修正云臺相機中目標的大小、位置和顏色直方圖，進行步驟4.3 ； 步驟4.4、判斷目標是否走出固定相機的視野，若是，進行步驟4.5，若否，返回步驟.4.1 ； 步驟4.5、利用最新的云臺相機中的目標大小，位置，顏色直方圖信息，云臺相機對目標進打自王動態(tài)跟蹤。
全文摘要
一種在固定相機和云臺相機間進行目標放大、主從跟蹤的方法，本發(fā)明針對視頻監(jiān)控領(lǐng)域，實現(xiàn)迅速放大、主從跟蹤圖像中的目標，通過在廣角固定相機和云臺相機視野之間建立匹配關(guān)系，從而將固定相機內(nèi)發(fā)現(xiàn)的目標圖像坐標轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的云臺控制命令，控制云臺自動瞄準目標，適度縮放，用固定相機的跟蹤結(jié)果驅(qū)動云臺相機以保持對目標的跟蹤。本發(fā)明從寬視角的固定相機直接點擊選擇目標，做到“所見即所得”，用戶響應(yīng)速度快，簡單方便、用戶體驗好，采用成熟的靜態(tài)相機目標跟蹤技術(shù)，配合可靠性很高的固定云臺相機坐標映射步驟，從而回避了動態(tài)跟蹤中的難點，形成可靠的解決方案。
文檔編號G05D3/12GK103105858SQ20121058867
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者范柘 申請人:上海安維爾信息科技有限公司