一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法及系统。该方法通过实时采集枪机视频图像，对枪机视频图像采用活动目标检测跟踪算法进行检测、跟踪并计算球机对准该活动目标时的角度信息；根据该角度信息控制球机云台水平和/或垂直转动相应的角度，确保球机中心对准该活动目标并跟踪该活动目标，直至该活动目标跟踪时间到达，或者该目标消失。本方法既能保证全景枪机的监控视场范围，又能自动控制球机对全景枪机中的活动目标进行跟踪并放大，确保监控场景中活动目标的清晰度以及监控效果，尤其是针对运动物体，能够进一步确保监控质量，且减少监控人员人力成本。

A ball machine automatic tracking control method and system based on moving target detection

The invention relates to a ball machine automatic tracking control method and system based on moving target detection. The method detects, tracks and calculates the angle information of the ball machine when it aligns with the moving target by real-time acquisition of the video image of the gun machine, and controls the corresponding angle of the horizontal and/or vertical rotation of the ball machine platform according to the angle information to ensure that the center of the ball machine aligns with the activity. Target and track the activity target until the target tracking time arrives or the target disappears. This method can not only ensure the range of view of the panoramic gun, but also automatically control the tracking and enlarging of the moving targets in the panoramic gun. It can ensure the clarity of the moving targets in the monitoring scene and the monitoring effect, especially for the moving objects. It can further ensure the monitoring quality and reduce the manpower of the monitoring personnel. Cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法及系统
本专利技术主要涉及视频监控和图像处理领域，特别涉及一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法及系统。
技术介绍
在视频监控领域，高清网络数字监控的应用已经取代了传统的模拟监控，而高清网络数字监控的技术还一直延用传统模拟监控的控制技术。目前市面上的枪机(其中包括高清网络枪机和模拟枪机)在广场等开阔大场景下都存在看不见，看不清的问题，都只能通过RS485采用Pelco-D或者Pelco-P协议进行手动控制。监控人员在从球机的监控画面中发现可疑目标时，需要通过客户端或者485键盘手动控制球机云台转动，控制球机放大缩小并尽可能的让球机能跟踪到可疑目标，但在这个操作中，由于可疑目标可能是人、车或者其他活动目标，监控人员还得调节云台的速度，让云台速度尽可能的接近活动目标的速度，以便于能清楚观察到可疑目标的所有细节。长时间的观看监控画面本身就会让监控人员疲乏至极，而这种需要手动操作的方式更会让监控人员力不从心，导致监控过程中可能漏掉很多重要细节。同时，目前市场上的球机普遍存在转动速度过慢，转动失步两大主要问题。转动速度过慢会导致球机跟不上速度较快的活动目标(例如车辆)；云台失步会导致球机设置的预置位出现偏差，从而漏掉监控人员已经设置的重要监控场景的巡航路线画面。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法及系统，能够有效解决传统视频监控中球机自动化程度不高，需要监控人员手动控制球机转动，漏掉重要细节等问题，既能保证全景枪机的监控视场范围，又能自动控制球机对全景枪机中的活动目标进行跟踪并放大，确保监控场景中活动目标的清晰度以及监控效果，尤其是针对运动物体，能够进一步确保监控质量，且减少监控人员人力成本。为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面提供了一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法，包括以下步骤：(1)配置活动目标检测跟踪算法中的参数，所述参数包括警戒区，活动目标优先级别，目标跟踪策略和目标跟踪时间；(2)通过初始化定标数据建立坐标系转换方程式；(3)实时采集枪机各帧视频图像；(4)对枪机采集的各帧图像进行检测、跟踪，确定各帧图像中各活动目标在枪机图像平面中的坐标信息；并预测各活动目标T时间后的坐标及速度信息；(5)根据预先配置的目标跟踪策略选择活动目标，并根据当前活动目标的坐标信息和步骤(2)中的坐标系转换方程式，计算球机对准该活动目标时的角度信息；(6)根据该角度信息控制球机云台水平和/或垂直转动相应的角度，并通过控制球机变焦，放大该活动目标；(7)返回步骤(5)，不断调整球机云台水平和/或垂直转动角度和球机放大倍数直至该活动目标跟踪时间到达，或者该目标消失；(8)返回步骤(4)，并依次跟踪各活动目标。本专利技术有益效果：本专利技术实现了既能保证全景枪机的监控市场范围，又能自动控制球机对全景枪机画面中的多个活动目标进行实时跟踪并放大，通过定标方法以及畸变矫正方法实现了球机对枪机画面中的活动目标的精确锁定与跟踪，确保全景监控场景的完整性和细节监控场景的清晰度，尤其针对运动物体，能够进一步保证监控质量，且减少监控人员人力成本(只需要观看，不需要操作，自动跟踪放大)。进一步，所述步骤(1)的初始化定标数据具体过程为：a.选取枪机拍摄的大场景视域中的至少三个任意定标点；b.确定各任意定标点在投影于枪机视频图像平面上的二维坐标(x，y)；c.确定球机中心对准各任意定标点时云台的各水平方位角和垂直高度角d.根据步骤c确定的各水平方位角和垂直高度角确定映射参数矩阵A；e.利用该映射参数矩阵A建立枪机视频图像平面二维坐标(x，y)与球机水平方位角和垂直高度角之间的坐标系转换方程式，完成初始化定标数据；其坐标系转换方程式为：其中，(x，y)为任意定标点在投影于枪机视频图像平面上的二维坐标；为球机中心对准任意定标点后的球机云台的水平方位角和垂直高度角；fx，fy，cx，cy分别是映射参数，通过畸变校正算法得到。另外一方面，本专利技术还提供了一种基于枪机画面中活动目标检测的球机自动跟踪控制系统，包括：参数配置模块，用于配置活动目标检测跟踪算法中的参数，所述参数包括警戒区，活动目标优先级别，目标跟踪策略，目标跟踪时间；初始化定标模块，用于通过初始化定标数据建立坐标系转换方程式；视频图像采集模块，用于实时采集枪机各帧视频图像；目标检测跟踪模块，用于对枪机采集的各帧图像进行检测、跟踪，确定各帧图像中各活动目标在枪机图像平面中的坐标信息；并预测各活动目标T时间后的坐标及速度信息；角度计算模块，用于根据预先配置的目标跟踪策略选择活动目标，并根据当前活动目标的坐标信息和坐标系转换方程式，计算球机对准该活动目标时的角度信息；位置控制模块，用于根据该角度信息控制球机云台水平和/或垂直转动相应的角度，并跟踪放大该活动目标直至该活动目标跟踪时间到达，或者该活动目标消失。附图说明图1为本专利技术的球机自动跟踪控制方法流程图。图2为本专利技术的步进电机4细分驱动电流波形图；图3为本专利技术的步进电机32细分驱动电流波形图。具体实施方式为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，结合以下实例对本专利技术进行进一步的详细说明，应当理解，所举实例只用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围。本专利技术提供了一种基于枪机画面中活动目标检测的球机自动跟踪控制方法，包括步骤：(1)配置活动目标检测跟踪算法中的参数，本步骤中，通过客户端连接枪机和球机视频流成功后，需要配置算法参数，所述参数包括警戒区，活动目标优先级别，目标跟踪策略和目标跟踪时间；(2)通过初始化定标数据建立坐标系转换方程式；本步骤中，初始化定标数据具体过程为：a.选取枪机拍摄的大场景视域中的至少三个任意定标点；b.确定各任意定标点在投影于枪机视频图像平面上的二维坐标(x，y)；c.确定球机中心对准各任意定标点时云台的各水平方位角和垂直高度角d.根据步骤c确定的各水平方位角和垂直高度角确定映射参数矩阵A；e.利用该映射参数矩阵A建立枪机视频图像平面二维坐标(x，y)与球机水平方位角和垂直高度角之间的坐标系转换方程式，完成初始化定标数据；其坐标系转换方程式为：其中，(x，y)为任意定标点在投影于枪机视频图像平面上的二维坐标；为球机中心对准任意定标点后的球机云台的水平方位角和垂直高度角；fx，fy，cx，cy分别是映射参数，通过畸变校正算法得到；(3)实时采集枪机各帧视频图像(采集频率为每秒25帧)；(4)对枪机采集的各帧图像进行检测、跟踪，确定各帧图像中各活动目标在枪机图像平面中的坐标信息；并预测各活动目标T时间后的坐标及速度信息；(5)根据预先配置的目标跟踪策略选择活动目标，并根据当前活动目标的坐标信息和步骤(2)中的坐标系转换方程式，计算球机对准该活动目标时的角度信息；(6)根据该角度信息控制球机云台水平和/或垂直转动相应的角度，并通过控制球机变焦，放大该活动目标；(7)返回步骤(5)，不断调整球机云台水平和/或垂直转动角度和球机放大倍数直至该活动目标跟踪时间到达，或者该目标消失；(8)返回步骤(4)，并依次跟踪各活动目标。基于上述球机自动跟踪控制方法，本专利技术提供了一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制系统，包括：参数配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法，其特征在于，包括步骤：(1)配置活动目标检测跟踪算法中的参数，所述参数包括警戒区、活动目标优先级别、目标跟踪策略和目标跟踪时间；(2)通过初始化定标数据建立坐标系转换方程式；(3)实时采集枪机各帧视频图像；(4)对枪机采集的各帧图像进行检测、跟踪，确定各帧图像中各活动目标在枪机图像平面中的坐标信息；并预测各活动目标T时间后的坐标及速度信息；(5)根据预先配置的目标跟踪策略选择活动目标，并根据当前活动目标的坐标信息和步骤(2)中的坐标系转换方程式，计算球机对准该活动目标时的角度信息；(6)根据该角度信息控制球机云台水平和/或垂直转动相应的角度，并通过控制球机变焦，放大该活动目标；(7)返回步骤(5)，不断调整球机云台水平和/或垂直转动角度和球机放大倍数直至该活动目标跟踪时间到达，或者该目标消失；(8)返回步骤(4)，并依次跟踪各活动目标。

【技术特征摘要】
1.一种基于活动目标检测的球机自动跟踪控制方法，其特征在于，包括步骤：(1)配置活动目标检测跟踪算法中的参数，所述参数包括警戒区、活动目标优先级别、目标跟踪策略和目标跟踪时间；(2)通过初始化定标数据建立坐标系转换方程式；(3)实时采集枪机各帧视频图像；(4)对枪机采集的各帧图像进行检测、跟踪，确定各帧图像中各活动目标在枪机图像平面中的坐标信息；并预测各活动目标T时间后的坐标及速度信息；(5)根据预先配置的目标跟踪策略选择活动目标，并根据当前活动目标的坐标信息和步骤(2)中的坐标系转换方程式，计算球机对准该活动目标时的角度信息；(6)根据该角度信息控制球机云台水平和/或垂直转动相应的角度，并通过控制球机变焦，放大该活动目标；(7)返回步骤(5)，不断调整球机云台水平和/或垂直转动角度和球机放大倍数直至该活动目标跟踪时间到达，或者该目标消失；(8)返回步骤(4)，并依次跟踪各活动目标。2.根据权利要求1所述的球机自动跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤(1)的初始化定标数据具体过程为：a.选取枪机拍摄的大场景视域中的至少三个任意定标点；b.确定各任意定标点在投影于枪机视频图像平面上的二维坐标(x，y)；c.确定球机中心对准各任意定标点时云台的各水平方位角和垂直高度角d.根据步骤c确定的各水平方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，邹刚，
申请(专利权)人：成都新舟锐视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51