针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置及实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，包括依次相互连接的CCD电视跟踪控制器、串行数字接口、跟踪计算机和伺服装置，所述CCD电视跟踪控制器包括相互连接的CCD摄像头、数字接口电路和跟踪处理器，所述跟踪处理器包括相互连接的主控制计算机和图像数据采集卡。本发明专利技术还公开了一种针对所述目标跟踪控制的图像信号综合处理装置的实现方法。本发明专利技术解决了实时场景中获取的图像容易受到如光照、新目标的影响等因素干扰的问题；同时解决了目标跟踪过程中，运动目标的不规则运动或是目标之间相互遮挡的问题，是一种准确性、鲁棒性、实时性的目标检测和跟踪方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种，涉及 图像处理和图像跟踪控制
。
技术介绍
随着计算机技术、网络技术、图像处理技术的迅猛发展，视频监控目前已成为研究 热点，视频监控是指在没有人为干预的情况下，通过摄像头采集监控场景的视频图像序列， 利用图像处理、视频分析以及模式识别等方法对采集到的图像进行自动分析，得到目标的 运动参数并以此作为主要依据控制摄像头始终指向目标实现对目标的连续跟踪，还可以判 断目标的行为，并对异常情况作出反应。 监控系统一般由前台的视频捕捉系统及后台的图像处理系统组成，捕捉系统主要 负责图像采集，提供检测信息；图像处理系统完成图像分割、特征提取以及对目标的跟踪， 目标图像信号经过图像处理单元处理后，产生偏移信号并驱动电路使伺服机构产生控制信 号带动云台上的摄像头将目标放大、做特写，获取目标的特征信息，使目标始终处于图像显 示区的中心附近，从而完成对目标的跟踪。 虽然对运动目标检测和跟踪理论的研究已经进行了好多年，但是目前他仍然存在 许多难以解决的问题，在实时场景中获取的图像容易受到很多因素的干扰，如光照、新目标 的影响；同时在目标跟踪过程中，运动目标的不规则运动或是目标之间相互遮挡问题等，所 以目前来说开发出一种准确性、鲁棒性、实时性的目标检测和跟踪方法是现在最需要解决 的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种针对目标跟踪控 制的图像信号综合处理装置及实现方法。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： -种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，包括依次相互连接的C⑶电视 跟踪控制器、串行数字接口、跟踪计算机和伺服装置，所述CCD电视跟踪控制器包括相互连 接的(XD摄像头、数字接口电路和跟踪处理器，所述跟踪处理器包括相互连接的主控制计 算机和图像数据采集卡； 所述CCD摄像头采集外部的图像信息，图像信息所对应的数字信号通过数字接口 电路转送至跟踪处理器；跟踪处理器通过图像数据采集卡完成对图像信息的数据采集，并 通过主控制计算机处理图像信息，然后输出角位置偏差信号；所述角位置偏差信号经过串 行数字接口发送至跟踪计算机，跟踪计算机产生对应的图像跟踪误差信号，并将其发送至 伺服装置； 所述主控制计算机对图像信息的处理包括：测量出图像信息中的目标的位置信 息、输出目标的角偏差信号、自身的状态实时监测、与跟踪计算机的信息交互、视频图像的 叠加处理以及交互信息的实时输出。 作为本专利技术的进一步优选方案，所述C⑶摄像头为CS8620HCi型号的黑白工业级 高分辨率数字CCD摄像机。 作为本专利技术的进一步优选方案，所述串行数字接口具体为IEEE1394。 作为本专利技术的进一步优选方案，所述主控制计算机为通用微机。 本专利技术还公开了一种基于所述针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置的实 现方法，采用自适应式双波门跟踪和质心跟踪相结合的方式，从目标的图像信息中提取目 标的位置信息，进而形成跟踪误差信号去驱动伺服装置对目标进行跟踪，具体步骤为： 步骤一、设置内门和外门二层构成波门，所述内门紧贴目标，所述外门用以判断目 标的运动状态，为内门的跟踪提供裕度，内、外门之间区域设置为背景采样区； 步骤二、对图像信息的内容进行理解识别，从中分离出所需要跟踪的目标，根据目 标的位置确定波门中心，目标的中心和波门的中心完全重合；根据计算得到的目标大小确 定波门的大小； 步骤三、当目标的移动导致图像大小变化时，内门随之变化，并且随着目标中心的 移动而移动；外门将内门包含在其中，在反映目标周边的灰度分布且不影响图像处理的实 时性的情况下，外门的大小根据内门的大小按比例自行调整； 步骤四、在内门中计算得到目标的质心后，将内门的中心移动到质心处，使目标始 终处于双波门的中心，在任何一个处理周期内，都取双波门的中心作为目标的位置，从而在 波门位置的更新过程中完成对目标的跟踪。 作为本专利技术的进一步优选方案，所述步骤二中，对图像信息的内容进行理解识别 的方法为灰度分割法、区域增长法、模板匹配法或者特征提取识别法中的一种。 作为本专利技术的进一步优选方案，当CCD摄像头采集外部的图像信息是运动目标的 序列图像时，通过帧间差计算光流场，采用特征点对应的方法来提取运动目标。 作为本专利技术的进一步优选方案，所述步骤二中，通过测距仪测出目标至C⑶摄像 头的距离，根据投影关系确定目标的大小。 作为本专利技术的进一步优选方案，所述模板匹配法基于对图像相似性的衡量，在现 场实时获取的图像中寻找与目标模板最为接近的图像区域进行识别跟踪，具体方法为： (901)获取包含目标的初始模板，所述初始模板的大小为MXN; (902)设定初始模板的移动区域，初始模板的移动范围为：当前位置向上下左右 四个方向进行偏移，偏移量均为〇至L ; (903)根据相关性度量函数和设定的搜索策略得出原图像中和初始模板的匹配度 最高的子图，将该子图的位置设定为目标的新位置； (904)根据模板更新策略更新初始模板，采用更新后的新模板，并将当前位置移动 到新位置，然后返回至步骤（903)进行新一轮的搜索。 作为本专利技术的进一步优选方案，步骤（903)中所述的相关性度量函数的计算方法 包括：归一化相关函数计算法、平均绝对差值计算法、固定权值的S相关算法和变权值的 δ相关算法。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术解决了实 时场景中获取的图像容易受到如光照、新目标的影响等因素干扰的问题；同时解决了目标 跟踪过程中，运动目标的不规则运动或是目标之间相互遮挡的问题，是一种准确性、鲁棒 性、实时性的目标检测和跟踪方法。 【附图说明】 图1是本专利技术的实物结构示意图。 图2是本专利技术所采用双波门跟踪方法示意图。 【具体实施方式】 下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。 本
技术人员可以理解的是，本专利技术中涉及到的相关模块及其实现的功能 是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序 或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如， 改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特 定功能。因此，可以理解的是，本专利技术的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连 接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。 本
技术人员可以理解的是，本专利技术中提到的相关模块是用于执行本申请 中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可 以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其 他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。 本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，其特征在于：包括依次相互连接的CCD电视跟踪控制器、串行数字接口、跟踪计算机和伺服装置，所述CCD电视跟踪控制器包括相互连接的CCD摄像头、数字接口电路和跟踪处理器，所述跟踪处理器包括相互连接的主控制计算机和图像数据采集卡；    所述CCD摄像头采集外部的图像信息，图像信息所对应的数字信号通过数字接口电路转送至跟踪处理器；跟踪处理器通过图像数据采集卡完成对图像信息的数据采集，并通过主控制计算机处理图像信息，然后输出角位置偏差信号；所述角位置偏差信号经过串行数字接口发送至跟踪计算机，跟踪计算机产生对应的图像跟踪误差信号，并将其发送至伺服装置；所述主控制计算机对图像信息的处理包括：测量出图像信息中的目标的位置信息、输出目标的角偏差信号、自身的状态实时监测、与跟踪计算机的信息交互、视频图像的叠加处理以及交互信息的实时输出。

【技术特征摘要】
1. 一种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，其特征在于：包括依次相互连接 的CCD电视跟踪控制器、串行数字接口、跟踪计算机和伺服装置，所述CCD电视跟踪控制器 包括相互连接的(XD摄像头、数字接口电路和跟踪处理器，所述跟踪处理器包括相互连接 的主控制计算机和图像数据采集卡； 所述CCD摄像头采集外部的图像信息，图像信息所对应的数字信号通过数字接口电路 转送至跟踪处理器；跟踪处理器通过图像数据采集卡完成对图像信息的数据采集，并通过 主控制计算机处理图像信息，然后输出角位置偏差信号；所述角位置偏差信号经过串行数 字接口发送至跟踪计算机，跟踪计算机产生对应的图像跟踪误差信号，并将其发送至伺服 装置； 所述主控制计算机对图像信息的处理包括：测量出图像信息中的目标的位置信息、输 出目标的角偏差信号、自身的状态实时监测、与跟踪计算机的信息交互、视频图像的叠加处 理以及交互信息的实时输出。2. 如权利要求1所述的一种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，其特征在 于：所述C⑶摄像头为CS8620HCi型号的黑白工业级高分辨率数字C⑶摄像机。3. 如权利要求1所述的一种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，其特征在 于：所述串行数字接口具体为IEEE 1394。4. 如权利要求1所述的一种针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置，其特征在 于：所述主控制计算机为通用微机。5. -种基于权利要求1所述针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置的实现方 法，其特征在于，采用自适应式双波门跟踪和质心跟踪相结合的方式，从目标的图像信息中 提取目标的位置信息，进而形成跟踪误差信号去驱动伺服装置对目标进行跟踪，具体步骤 为： 步骤一、设置内门和外门二层构成波门，所述内门紧贴目标，所述外门用以判断目标的 运动状态，为内门的跟踪提供裕度，内、外门之间区域设置为背景采样区； 步骤二、对图像信息的内容进行理解识别，从中分离出所需要跟踪的目标，根据目标的 位置确定波门中心，目标的中心和波门的中心完全重合；根据计算得到的目标大小确定波 门的大小； 步骤三、当目标的移动导致图像大小变化时，内门随之变化，并且随着目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪成，胡艳，陈存宝，姜志鹏，刘海陵，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32