视频监控设备进行视频跟踪的方法及该视频监控设备技术

本发明专利技术公开了视频监控设备进行视频跟踪的方法及该视频监控设备，其中，该方法包括：获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；在帧差图像的运动区域中选取角点，将角点的位置坐标集合表示为Ht-1；确定出选取的角点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Ht；去掉Ht中虚假图像的位置坐标，得到Ht'；确定包含Ht'中所有位置坐标点的外接框；由确定的外接框角点坐标和原始跟踪算法计算得到的外接框角点坐标，计算得到当前帧的外接框的位置坐标；由计算得到外接框的位置坐标在当前帧的视频图像上显示外接框。本发明专利技术方案能够提高视频跟踪的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频跟踪技术，尤其涉及视频监控设备进行视频跟踪的方法及该视频监控设备。
技术介绍
视频监控设备的视频跟踪为PTZ（Pan/Tilt/Zoom）跟踪，PTZ跟踪即视频监控设备的云台通过全方位（上下、左右）移动及镜头变倍、变焦控制进行目标跟踪。PTZ跟踪为单目标视频跟踪的一种应用。单目标视频跟踪也就是，在一段视频序列中，已知视频目标在第一帧的位置和大小信息，利用某种跟踪算法，持续输出视频目标在后续序列中的位置和大小信息。单目标视频跟踪的算法种类繁多，比较经典的有特征点跟踪，粒子滤波跟踪，均直漂移（meanshift）跟踪等算法。PTZ跟踪也就是，在视频监控设备的摄像机监视场景范围内，当移动目标出现后，用户可以手动锁定（例如通过鼠标点击来锁定目标）或预置位自动触发锁定某个运动目标，来触发PTZ摄像机进行自主自动的PTZ跟踪，并自动控制PTZ摄像机的云台进行全方位旋转，针对被锁定的视频目标进行视觉导向的自动跟踪，以确保跟踪的视频目标持续出现在镜头中央。被锁定的视频目标用外接框标示在视频图像上，外接框多采用矩形框。在PTZ跟踪场景下，采用跟踪算法来区分视频目标所处环境的变化（背景变化）与视频目标自身的变化（目标形变），以使外接框持续标示在视频目标上。区分视频目标所处环境的变化（背景变化）与视频目标自身的变化（目标形变）是衡量一个跟踪算法是否鲁棒的标准。目前的视频监控设备进行视频跟踪的方案中，仍采用原始跟踪算法计算得到当前帧的外接框角点坐标，再由计算得到外接框的位置坐标在当前帧的视频图像上显示外接框。以外接框是矩形框为例，外接框角点坐标包括矩形框的四个角的坐标，即左上角坐标、左下角坐标、右上角坐标和右下角坐标。在PTZ跟踪的场景中，安防监控设备的摄像机是运动的，需要进行跟踪的视频目标是运动的，如人、机动车及非机动车等；视频目标的颜色可能不单一，即可能是多峰分布的。专利技术人在具体实践中发现，在PTZ跟踪过程中，由于PTZ摄像头角度变化与跟踪物体非刚体的特性，跟踪物体是容易发生形变的，并且由于背景复杂，跟踪的外接框容易漂移到背景上去，也就是，把部分背景作为视频目标的一部分，导致跟踪过程失败，有效性低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种视频监控设备进行视频跟踪的方法，该方法能够提高视频跟踪的有效性。本专利技术提供了一种视频监控设备，该视频监控设备能够提高视频跟踪的有效性。一种视频监控设备进行视频跟踪的方法，该方法包括：获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；在帧差图像的运动区域中选取角点，将角点的位置坐标集合表示为Ht-1；确定出选取的角点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Ht；去掉Ht中虚假图像的位置坐标，得到Ht'；确定包含Ht'中所有位置坐标点的外接框；由确定的外接框角点坐标和原始跟踪算法计算得到的外接框角点坐标，计算得到当前帧的外接框的位置坐标；由计算得到外接框的位置坐标在当前帧的视频图像上显示外接框。一种视频监控设备，该视频监控设备包括帧差获取单元、角点提取单元、角点跟踪单元、运动聚类单元、运动区域提取单元、原始跟踪单元、运动信息融合单元和显示单元；所述帧差获取单元，获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；所述角点提取单元，在帧差图像的运动区域中选取角点，将角点的位置坐标集合表示为Ht-1；所述角点跟踪单元，确定出所述角点提取单元选取的角点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Ht；所述运动聚类单元，去掉Ht中虚假图像的位置坐标，得到Ht'；所述运动区域提取单元，确定包含Ht'中所有位置坐标点的外接框，将确定的外接框角点坐标传送给所述运动信息融合单元；所述原始跟踪单元，将原始跟踪算法计算得到的外接框角点坐标传送给所述运动信息融合单元；所述运动信息融合单元，由来自所述运动区域提取单元的外接框角点坐标和来自所述原始跟踪单元的外接框角点坐标，计算得到当前帧的外接框的位置坐标，传送给所述显示单元；所述显示单元，由来自所述运动信息融合单元的外接框的位置坐标在当前帧的视频图像上显示外接框。从上述方案可以看出，本专利技术中，获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；在帧差图像的运动区域中选取角点，确定出选取的角点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Ht；去掉Ht中虚假图像的位置坐标，得到Ht'；从Ht′中提取出外接框角点坐标；再由提取的外接框角点坐标计算得到当前帧的外接框的位置坐标。本专利技术在帧差图像的运动区域中选取角点，基于选取的角点计算得到当前帧的外接框的位置坐标；帧差图像体现了视频目标当前帧与上一相邻帧之间的运动变化，且由于视频目标是运动的，在运动区域选取角点将进一步体现视频目标当前帧与上一相邻帧之间的运动变化；这样，本专利技术方案将运动信息结合到视频跟踪的方案中，将运动信息作为先验信息来区分跟踪的视频目标和背景，提高了视频跟踪的有效性。附图说明图1为本专利技术视频监控设备进行视频跟踪的方法示意性流程图；图2为本专利技术获取帧差图像的方法流程图；图3为本专利技术视频监控设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术进一步详细说明。在PTZ视频跟踪中，由于视频目标所处环境的变化（背景变化）及视频目标自身的变化（目标形变）较大，本专利技术将运动信息结合到视频跟踪的方案中，将运动信息作为先验信息来区分跟踪的视频目标和背景，以提高视频跟踪的有效性。本专利技术的思路是：已知跟踪的视频目标在上一相邻帧中的位置信息，也就是已知在上一相邻帧中外接框的位置信息；而后，结合运动信息进行视频跟踪，获取跟踪的视频目标在当前帧的位置信息，也就是结合运动信息获取当前帧中外接框的位置信息。所述上一相邻帧为与当前帧紧邻的上一帧。参见图1，为本专利技术视频监控设备进行视频跟踪的方法示意性流程图，其包括以下步骤：步骤101，获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像。已知上一相邻帧的视频图像和视频目标的位置信息；采集当前帧的视频图像后，由上一相邻帧的视频图像和视频目标的位置信息，以及当前帧的视频图像便可确定出视频目标在当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像。具体地，本步骤可采用图2所示的流程实现：步骤201，从上一相邻帧中提取跟踪点，将跟踪点的位置坐标集合，表示为Pt-1(xt-1，yt-1)。本步骤主要作用是初始化跟踪点，将上一相邻帧视频图像表示为It-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频监控设备进行视频跟踪的方法，其特征在于，该方法包括：获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；在帧差图像的运动区域中选取角点，将角点的位置坐标集合表示为Ht‑1；确定出选取的角点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Ht；去掉Ht中虚假图像的位置坐标，得到Ht'；确定包含Ht'中所有位置坐标点的外接框；由确定的外接框角点坐标和原始跟踪算法计算得到的外接框角点坐标，计算得到当前帧的外接框的位置坐标；由计算得到外接框的位置坐标在当前帧的视频图像上显示外接框。

【技术特征摘要】
1.一种视频监控设备进行视频跟踪的方法，其特征在于，该方法包括：
获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；
在帧差图像的运动区域中选取角点，将角点的位置坐标集合表示为Ht-1；确定出
选取的角点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Ht；
去掉Ht中虚假图像的位置坐标，得到Ht'；确定包含Ht'中所有位置坐标点的外接
框；
由确定的外接框角点坐标和原始跟踪算法计算得到的外接框角点坐标，计算得到
当前帧的外接框的位置坐标；由计算得到外接框的位置坐标在当前帧的视频图像上显
示外接框。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取视频目标当前帧与上一相邻
帧之间的帧差图像包括：
从上一相邻帧中提取跟踪点，将跟踪点的位置坐标集合，表示为Pt-1(xt-1,yt-1)；
确定出选取的跟踪点在当前帧中的位置坐标集合，表示为Pt(xt,yt)；
由Pt-1(xt-1，yt-1)和Pt(xt,yt)，计算出仿射变换的几何变换参数，得到仿射变换几何模
型；
将视频目标各图象块的位置坐标及其领域各图像块的位置坐标表示为Ω，将上一
相邻帧中Ω对应的图象块的像素值表示为It-1，由Ω和仿射变化几何模型计算得到当前
帧中Ω对应的图象块的像素值，表示为It'，将It-1和It'进行相减得到帧差图像。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
采用光流撒点算法，从上一相邻帧中提取跟踪点；
采用卢卡斯光流跟踪算法，确定出选取的跟踪点在当前帧中的位置坐标集合；
采用哈里斯角点算法，在帧差图像的运动区域中选取角点；
采用卢卡斯光流跟踪算法，确定出选取的角点在当前帧中的位置坐标集合。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去掉Ht中虚假图像的位置坐标，
得到Ht'包括：
由Ht-1和Ht，计算出仿射变换的几何变换参数，得到仿射变换几何模型；
将Ht-1代入仿射变换几何模型，得到运算结果，去掉Ht中与运算结果不一致的相
应位置坐标，得到Ht'。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，将外接框角点坐标表示为
Smotion，将原始跟踪算法计算得到的外接框角点坐标表示为Sold，将当前帧的外接框的
位置坐标表示为Snew；所述计算得到当前帧的外接框的位置坐标采用下述公式表示：
Snew=αSold+(1-α)Smotion，其中，α为权值参数，0<α＜1。
6.一种视频监控设备，其特征在于，该视频监控设备包括帧差获取单元、角点提
取单元、角点跟踪单元、运动聚类单元、运动区域提取单元、原始跟踪单元、运动信
息融合单元和显示单元；
所述帧差获取单元，获取视频目标当前帧与上一相邻帧之间的帧差图像；
所述角点提取单元，在帧差图像的运动区域中选取角点，将角点的位置坐标集合
表示为Ht-1；
所述角点跟踪单元，确定出所述角点提取单元选取的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，全晓臣，任烨，蔡巍伟，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33