太阳城集团

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一种基于高速球机的主动式跟踪方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610771302.8

申请日:

2016.08.30

公开号:

CN106303453A

公开日:

2017.01.04

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H04N 7/18申请日:20160830|||公开
IPC分类号: H04N7/18; H04N5/232; G06T7/20 主分类号: H04N7/18
申请人: 上海大学
发明人: 饶进军; 郭石磊; 张秋雨
地址: 200444 上海市宝山区上大路99号
优先权:
专利代理机构: 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人: 陆聪明
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610771302.8

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.02.01|||2017.01.04

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明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。

权利要求书

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-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。

说明书

一种基于高速球机的主动式跟踪方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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,本发明提出一种基于高速
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。

发明内容

本发明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,本发明采用下述技术方案:

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。

本发明与现有技术相比较,具有以下明显优点及突出性进步:

本发明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
发明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,详述本发明的具体实施例和工作原理。

本发明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。

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一种 基于 高速 主动 跟踪 方法
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