一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法，其特征是按如下步骤进行：1构建枪球联动系统；2设定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域；3对枪机和PTZ球机进行标定，获得标定数据；4对普通检测区域和重点检测区域进行检测和跟踪。本发明专利技术能快速、准确地检测出运动目标并且可靠持续地对运动目标进行跟踪，从而提高识别效率降低复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法
本专利技术涉及视频监控领域，尤其涉及一种应用在枪球联动系统中的运动目标检测与跟踪方法。
技术介绍
随着社会科技的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛的应用。安防技术不仅向着网络化、数字化、智能化、模块化发展，同时各种先进安防手段相互嵌入、联动、互补，使得现代安防产品日趋成熟实用。比如视频跟踪系统可用于小区、交通等的监控。目前，视频监控设备大量用于社会各个角落，给社会治安带来飞跃发展，它充当着监控人员的“眼睛”，有了监控系统，我们才能看到现场传送过来的图像，为事后调查起到关键性作用，为案件破获提供了科学可靠的证据。但在目前的监控系统中，摄像头基本为固定形式，需要人工目视观察、跟踪，二十四小时不间断地观察实时监控，一旦监控人员出现疏忽，就会出现监控的漏洞，这样不仅造成监控人员劳动强度大而且监控的效率很低，无效监控太多。传统的监控目标跟踪系统，如果要实现对一个监控目标进行追踪，通常需要监控图像观看人员判断监控目标所在位置，然后根据图像中监控目标的行进方向，判断出下一个有可能监控到的视频监控点，然后调出这个视频监控点的图像，如果视频监控点具备云台，并且该云台的方位没有正对着监控目标，需要手动调整云台到合适的方向查找视频监控目标，操作比较繁琐并且需要监控人员对于地理方位相当的熟悉，对于人机系统要求高并且操作比较繁琐，最终造成追踪的效率比较低。另一种监控目标跟踪系统利用图像识别技术，通过在监控系统内配置一台智能识别服务器，分析不同的摄像头的信号进行图像识别，进而判断出监控目标的方位，但是这种方式也有以下几个弱点：1、识别服务器价格昂贵，由于识别的视频数量受限于服务器的性能，因此识别的视频数量有限(一般为8-16路)，识别的效率高低不一，对摄像头视频的清晰度以及分辨率有要求。2、需要人工将有可能出现监控目标的视频点图像调入到服务器进行识别，并且识别出来后还需要操作人员对摄像头位置熟悉，否则无法预知下一次需要输入分析的视频点信号源，从而无法实现对监控目标的跟踪，操作繁琐且对人员要求高。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法，能快速、准确地检测出运动目标并且可靠持续地对运动目标进行跟踪，从而提高识别效率降低复杂性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法，其特点是按如下步骤进行：步骤1、构建枪球联动系统所述枪球联动系统的组成包括：PTZ球机、枪机、检测跟踪模块、警戒区设定模块和标定模块；设置所述PTZ球机的拍摄范围包含所述枪机的拍摄范围；所述PTZ球机的PTZ参数为：水平角度P、垂直角度T和变焦参数Z；由所述PTZ参数获得三维PTZ坐标；所述三维PTZ坐标为所述PTZ球机所拍摄的图像中心点位置；利用所述枪机获得枪机拍摄图像，以所述枪机拍摄图像的任一顶点作为原点O，以所述原点O的两条邻边分别设置为X轴和Y轴构成坐标系XOY；步骤2、所述警戒区设定模块在所述枪机拍摄图像中设定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域；步骤3、所述标定模块在所述枪机拍摄图像中任意选择一个像素点坐标A1(x1,y1)；根据所述像素点坐标A1(x1,y1)获得所述枪机在拍摄范围中与所述像素点坐标A1(x1,y1)相对应的实际拍摄点；步骤4、所述标定模块根据所述实际拍摄点，分别调整所述PTZ球机的PTZ参数，获得与所述实际拍摄点相对应的水平角度P1、垂直角度T1和变焦参数Z1，从而获得与所述像素点坐标A1(x1,y1)相对应的三维PTZ坐标B1(P1,T1,Z1)；步骤5、重复执行N次步骤3和步骤4；从而获得与N个像素点An坐标一一对应的N个三维PTZ坐标Bn，N≥4；步骤6、利用三角剖分法获得所述枪机拍摄图像中所有像素点坐标与其一一对应的三维PTZ坐标，从而获得标定数据；步骤7、所述检测跟踪模块利用帧差和背景差法对普通检测区域和重点检测区域进行检测，获得运动目标；以所述运动目标作为检测目标；步骤8、所述检测跟踪模块利用meanshift算法分别对普通检测区域和重点检测区域内的检测目标进行跟踪；步骤9、所述检测跟踪模块将所述检测目标作为跟踪目标进行自动跟踪；并获取跟踪目标在所述枪机拍摄图像中的像素点坐标At；根据所述标定数据获得与所述像素点坐标At所对应的三维PTZ坐标Bt；步骤10、所述检测跟踪模块根据所述三维PTZ坐标Bt控制所述PTZ球机转到跟踪目标位置；步骤11、所述检测跟踪模块在目标运动自动跟踪过程中，利用PTZ球机的速度公式控制所述PTZ球机跟随所述目标运动移动，从而使得跟踪目标始终保持在PTZ球机所拍摄的图像中心点位置上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过构建枪球联动系统，利用PTZ球机拍摄大场景内的局部视频，利用枪机拍摄大场景视域内的广角视频，通过在枪机拍摄图像中选定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域，并通过标定模块使得PTZ球机和枪机关联起来，从而可以利用PTZ球机对枪机的任意位置的目标放大特写；进而使得通过枪球联动系统既能拍摄全景图像，又能拍摄部分跟踪目标的详细信息，不需要人工干预即可实现自动控制和跟踪，这是普通监控所不具备的，由此提高了识别效率，并降低人工监控的复杂性。2、本专利技术通过利用检测跟踪模块能够实现枪球联动系统中的自动特写抓拍功能，自动抓拍被跟踪目标的特写图片，从而克服了现有技术中普通监控系统只能看到全景画面，或是通过手动转动云台来查看目标详细信息的缺点。3、本专利技术通过三角剖分方法使枪机拍摄图像中的每一个点的坐标和PTZ球机的三维PTZ坐标一一对应起来，从而使得PTZ球机能转到枪机正在跟踪的目标的位置，对被跟踪目标进行放大特写，从而可以看到跟踪目标的详细信息，对视频监控中细节抓拍起到重要作用。4、本专利技术通过警戒区设定模块在枪机拍摄图像中选定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域，这样就可以只对需要检测的场景进行检测，对于屏蔽区域内的目标不需要检测，而对于重点检测区域中的目标进行优先跟踪检测；从而降低监控环境的复杂性。附图说明图1是本专利技术系统界面图；图2是本专利技术运动目标检测跟踪模块流程图；图3是本专利技术标定模块流程图；图4是本专利技术警戒区设定模块流程图。具体实施方式本实施例中，一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法按如下步骤进行：步骤1、构建枪球联动系统枪球联动系统的组成包括：PTZ球机、枪机、检测跟踪模块、标定模块和警戒区设定模块；为了充分体现枪机能够观看大场景的优势，枪机的安装高度一般不低于三米，最高安装高度根据情况而定，一般不高于一百米，需要考虑的情况是能看清场景内目标的移动，不需要看清目标的具体信息。一般枪机的安装高度高于PTZ球机，PTZ球机的最低安装高度不低于三米，最高安装高度以PTZ球机放到最大倍数后能看清具体目标为宜。枪机和PTZ球机安装位置关系比较灵活，一般枪机安装位置要高于PTZ球机的安装位置，垂直方向在一条竖直线上比较适宜。最理想的安装关系是枪机和PTZ球机安装在一起，即枪机和PTZ球机的视野很接近。设置PTZ球机的拍摄范围包含枪机的拍摄范围；PTZ球机的PTZ参数为：水平角度P、垂直角度T和变倍参数Z；由PTZ参数获得三维PT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、构建枪球联动系统所述枪球联动系统的组成包括：PTZ球机、枪机、检测跟踪模块、警戒区设定模块和标定模块；设置所述PTZ球机的拍摄范围包含所述枪机的拍摄范围；所述PTZ球机的PTZ参数为：水平角度P、垂直角度T和变焦参数Z；由所述PTZ参数获得三维PTZ坐标；所述三维PTZ坐标为所述PTZ球机所拍摄的图像中心点位置；利用所述枪机获得枪机拍摄图像，以所述枪机拍摄图像的任一顶点作为原点O，以所述原点O的两条邻边分别设置为X轴和Y轴构成坐标系XOY；步骤2、所述警戒区设定模块在所述枪机拍摄图像中设定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域；步骤3、所述标定模块在所述枪机拍摄图像中任意选择一个像素点坐标A1(x1,y1)；根据所述像素点坐标A1(x1,y1)获得所述枪机在拍摄范围中与所述像素点坐标A1(x1,y1)相对应的实际拍摄点；步骤4、所述标定模块根据所述实际拍摄点，分别调整所述PTZ球机的PTZ参数，获得与所述实际拍摄点相对应的水平角度P1、垂直角度T1和变焦参数Z1，从而获得与所述像素点坐标A1(x1,y1)相对应的三维PTZ坐标B1(P1,T1,Z1)；步骤5、重复执行N次步骤3和步骤4；从而获得与N个像素点An坐标一一对应的N个三维PTZ坐标Bn，N≥4；步骤6、利用三角剖分法获得所述枪机拍摄图像中所有像素点坐标与其一一对应的三维PTZ坐标，从而获得标定数据；步骤7、所述检测跟踪模块利用帧差和背景差法对普通检测区域和重点检测区域进行检测，获得运动目标；以所述运动目标作为检测目标；步骤8、所述检测跟踪模块利用meanshift算法分别对普通检测区域和重点检测区域内的检测目标进行跟踪；步骤9、所述检测跟踪模块将所述检测目标作为跟踪目标进行自动跟踪；并获取跟踪目标在所述枪机拍摄图像中的像素点坐标At；根据所述标定数据获得与所述像素点坐标At所对应的三维PTZ坐标Bt；步骤10、所述检测跟踪模块根据所述三维PTZ坐标Bt控制所述PTZ球机转到跟踪目标位置；步骤11、所述检测跟踪模块在目标运动自动跟踪过程中，利用PTZ球机的速度公式控制所述PTZ球机跟随所述目标运动移动，从而使得跟踪目标始终保持在PTZ球机所拍摄的图像中心点位置上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于枪球联动系统的目标检测跟踪方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、构建枪球联动系统所述枪球联动系统的组成包括：PTZ球机、枪机、检测跟踪模块、警戒区设定模块和标定模块；设置所述PTZ球机的拍摄范围包含所述枪机的拍摄范围；所述PTZ球机的PTZ参数为：水平角度P、垂直角度T和变焦参数Z；由所述PTZ参数获得三维PTZ坐标；所述三维PTZ坐标为所述PTZ球机所拍摄的图像中心点位置；利用所述枪机获得枪机拍摄图像，以所述枪机拍摄图像的任一顶点作为原点O，以所述原点O的两条邻边分别设置为X轴和Y轴构成坐标系XOY；步骤2、所述警戒区设定模块在所述枪机拍摄图像中设定普通检测区域、重点检测区域和屏蔽区域；步骤3、所述标定模块在所述枪机拍摄图像中任意选择一个像素点坐标A1(x1,y1)；根据所述像素点坐标A1(x1,y1)获得所述枪机在拍摄范围中与所述像素点坐标A1(x1,y1)相对应的实际拍摄点；步骤4、所述标定模块根据所述实际拍摄点，分别调整所述PTZ球机的PTZ参数，获得与所述实际拍摄点相对应的水平角度P1、垂直角度T1和变焦参数Z1，从而获得与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文中，盛虎，郑爱华，陈思宝，王俊，王磊，郑远见，刘启迪，
申请(专利权)人：安徽大学，合肥市公安局，
类型：发明
国别省市：安徽;34