專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多相機(jī)視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)間接力關(guān)系的確定方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中無(wú)重疊視場(chǎng)(即各相機(jī)視場(chǎng)之間存在盲區(qū))的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)，要保持對(duì)運(yùn)動(dòng)的被跟蹤目標(biāo)在多個(gè)相機(jī)間的接力跟蹤，需要確定監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的相鄰相機(jī)等候被跟蹤目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)。這是因?yàn)橐话闱闆r下，進(jìn)入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)眾多，并且不同目標(biāo)的視覺(jué)特征相似的情況也很多，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)被跟蹤目標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)的相鄰相機(jī)的視場(chǎng)，是降低誤檢與漏檢的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，在多相機(jī)構(gòu)成的目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)中，確定需要激活的相關(guān)相機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被跟蹤目標(biāo)接力跟蹤的準(zhǔn)確性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，該多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)中，包括當(dāng)前相機(jī)和相鄰相機(jī)，賦予各相機(jī)不同的ID號(hào)，
其中，當(dāng)前相機(jī)為Ctl，相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)為η且依次賦予ID號(hào)為CpC2.....Cn，且各相機(jī)的位
置以及對(duì)應(yīng)監(jiān)控的矩形視場(chǎng)均固定，該方法包括以下各步驟步驟1、在當(dāng)前相機(jī)Ctl的矩形視場(chǎng)內(nèi)確定視場(chǎng)邊界區(qū)域，再根據(jù)所述各相鄰相機(jī)的位置和數(shù)量，將該視場(chǎng)邊界區(qū)域?qū)?yīng)劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域，并依次賦予ID號(hào)為Dp
D2.....Dn，其中，所述當(dāng)前相機(jī)Ctl的視場(chǎng)邊界區(qū)域?yàn)椋晥?chǎng)邊界線(xiàn)與距離視場(chǎng)邊界線(xiàn)一定寬
度的矩形界線(xiàn)之間的框形區(qū)域。步驟2、確定當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)的被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡步驟2. 1、在當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)，對(duì)被跟蹤目標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)；步驟2. 2、在步驟2. 1得到的被跟蹤目標(biāo)上選取軌跡點(diǎn)；步驟2. 3、被跟蹤目標(biāo)在進(jìn)入步驟1劃分的邊界子區(qū)域時(shí)，通過(guò)當(dāng)前相機(jī)Ctl得到步驟2. 2選取的軌跡點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)該運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行線(xiàn)性擬合，獲得擬合直線(xiàn)。步驟3、接力相機(jī)的判斷a、當(dāng)上述步驟2. 2選取的運(yùn)動(dòng)軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)，均落在步驟 1中得到的某一個(gè)邊界子區(qū)域內(nèi)時(shí)，激活該邊界子區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰相機(jī)作為接力相機(jī)，該接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)；b、當(dāng)上述步驟2. 2選取的運(yùn)動(dòng)軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)不是全部落在步驟1中得到的某一個(gè)邊界子區(qū)域內(nèi)時(shí)，同時(shí)激活與其兩者所在的多個(gè)邊界子區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)相鄰相機(jī)作為接力相機(jī)，該多個(gè)接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)。步驟4、計(jì)算步驟3確定的接力相機(jī)的接力時(shí)間tr。
步驟5、判斷步驟3確定的接力相機(jī)的后續(xù)工作狀態(tài)a、當(dāng)步驟3確定的接力相機(jī)的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，則在經(jīng)過(guò)步驟4中得到的接力時(shí)間 、后，該接力相機(jī)解除等待接力跟蹤狀態(tài)，并進(jìn)入接力跟蹤匹配狀態(tài)，在該接力相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行接力跟蹤匹配，以確定被跟蹤目標(biāo)是否進(jìn)入其視場(chǎng)；跟蹤匹配不成功，則判定被跟蹤目標(biāo)從相機(jī)盲區(qū)或者非正常區(qū)域通過(guò)，解除接力跟蹤狀態(tài)；跟蹤匹配成功，則完成對(duì)被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤；b、當(dāng)步驟3確定的接力相機(jī)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述各接力相機(jī)在分別經(jīng)過(guò)步驟4 得到的對(duì)應(yīng)的接力時(shí)間、后，各自解除等待接力跟蹤狀態(tài)，分別進(jìn)入接力跟蹤匹配狀態(tài)，并在其視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行接力跟蹤匹配，以確定被跟蹤目標(biāo)是否進(jìn)入其視場(chǎng)；當(dāng)所述接力相機(jī)均跟蹤匹配不成功，則判定被跟蹤目標(biāo)從相機(jī)盲區(qū)或者非正常區(qū)域通過(guò)，接力相機(jī)全部解除接力跟蹤匹配狀態(tài)；當(dāng)某個(gè)相機(jī)接力跟蹤匹配成功，則完成對(duì)被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤，其余相鄰相機(jī)解除接力跟蹤匹配狀態(tài)。步驟1中，將該視場(chǎng)邊界區(qū)域?qū)?yīng)劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域的劃分方法為a、相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)η = 1時(shí)，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)和相鄰相機(jī)C1視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的垂直線(xiàn)為劃分線(xiàn)，將當(dāng)前相機(jī)Ctl的框形視場(chǎng)邊界區(qū)域分為兩部分，靠近C1的邊界子區(qū)域賦予ID號(hào)為D1 ；b、相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)11 > 2時(shí)，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰相機(jī)分別為Ck和Ck+1，Ck和Ck+1相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)邊界子區(qū)域分別賦予ID號(hào)為Dk和Dk+1，Ck和Ck+1 視場(chǎng)的中心點(diǎn)分別與當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角為θ k，該夾角的角平分線(xiàn)即為Dk 和Dk+1的劃分線(xiàn)，依次類(lèi)推，將當(dāng)前相機(jī)的視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分成η個(gè)邊界子區(qū)域。步驟1中，所述視場(chǎng)邊界區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，該當(dāng)前相機(jī)Ctl的矩形視場(chǎng)大小為ΜΧΝ， L 取值在[min(M，N)/10，min(M，N) /8]的范圍內(nèi)。 步驟2. 1中，對(duì)被跟蹤目標(biāo)的檢測(cè)是通過(guò)當(dāng)前相機(jī)Ctl獲取被跟蹤目標(biāo)的視頻幀序列，對(duì)當(dāng)前幀通過(guò)背景差分法檢測(cè)被跟蹤目標(biāo)，其中，所使用背景差分法計(jì)算公式如下
il \ft(ij)-b(ij) \>Thg(ij) = \a , ； ·7. λ L77，其中，[ft(i，j)]為視頻當(dāng)前巾貞像素值，[bt(i，
j)]為背景像素值并通過(guò)單高斯背景建?；蛘呋旌细咚贡尘敖＋@得，Th為判斷閾值， g(i，j)為判斷結(jié)果，g(i，j) = 1，表明該點(diǎn)像素為被跟蹤目標(biāo)，否則為背景。步驟2. 2中，選取軌跡點(diǎn)的方法為將檢測(cè)到的被跟蹤目標(biāo)外形區(qū)域用一個(gè)豎直方向的外接矩形框表示，將該外接矩形框的下邊界的中心點(diǎn)作為被跟蹤目標(biāo)的軌跡點(diǎn)，即當(dāng)前幀的被跟蹤目標(biāo)的外接矩形的四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)分別為
, B(xn), C(X1K)), D(X1K)),則軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)(X(k)，y(k))為1 。 步驟2.3中，使用最小二乘法進(jìn)行線(xiàn)性擬合，被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)為{(x(1)， y(1))，(χ(2)，y(2))，...，(χ ，y )}，其運(yùn)動(dòng)軌跡的擬合直線(xiàn)表示為y = a · χ+b，根據(jù)以下方程可求出直線(xiàn)的參數(shù)a和b
k=\ k=\ k=\
j^ix^.a + K-b = ^/^)⑷⑴丨…，其中，K為幀數(shù)，運(yùn)動(dòng)速度(VX，V)的單位為像素?cái)?shù)/幀；
k=\ k=\步驟4中，計(jì)算接力時(shí)間tr的方法為步驟4.1、根據(jù)當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)被跟蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡{(χω，y(1)), (x(2), y(2))，...，(X ，y )}，估算被跟蹤目標(biāo)在視頻圖像中的運(yùn)動(dòng)速度(Vx，Vy)，所使用的運(yùn)算公式為
{vy = (y{K)-y(l))iK步驟4. 2、根據(jù)上述步驟4. 1獲得的運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算物理運(yùn)動(dòng)速度，所使用的運(yùn)算公式為…J，其中，Pt為當(dāng)前相機(jī)Ctl標(biāo)定的視場(chǎng)分辨率，物理運(yùn)動(dòng)速度/τ7 τ7、的單 [K=PrVy(Vx,Vy)
位為米/幀；步驟4. 3、確定當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)與步驟3確定的接力相機(jī)的視場(chǎng)之間的距離St，再根據(jù)上述步驟4. 2得到的物理運(yùn)動(dòng)速度(^，ξ)計(jì)算接力相機(jī)的接力時(shí)間、為
St
ITJ 2 , TJ 2 ’其中，1 為幀率。 Vf- +Vy -Pf 本發(fā)明的一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，能夠通過(guò)對(duì)被跟蹤目標(biāo)在當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析之后，對(duì)于各相機(jī)間存在盲區(qū)的大型目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)，能夠判斷出被跟蹤目標(biāo)走出當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)后可能進(jìn)入的相鄰相機(jī)，以實(shí)現(xiàn)多相機(jī)間準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的接力跟蹤。 fr =


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的多相機(jī)位置關(guān)系示意圖；圖2是圖1當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的多相機(jī)位置關(guān)系示意圖；圖4是圖3當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分的示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的多相機(jī)位置關(guān)系示意圖；圖6是圖5當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分的示意圖；圖7是本發(fā)明被跟蹤目標(biāo)軌跡點(diǎn)選取原理示意圖；圖8中，a為本發(fā)明被跟蹤目標(biāo)軌跡點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡原理示意圖，b為對(duì)a中運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行線(xiàn)性擬合的原理示意圖；圖9是本發(fā)明軌跡點(diǎn)的軌跡與其擬合直線(xiàn)在當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)邊界區(qū)域的分布示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，該多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)中，包括當(dāng)前相機(jī)和相鄰相機(jī)，賦予各相機(jī)不同的ID號(hào)，其中，當(dāng)前相機(jī)為Ctl，相
鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)為η且依次賦予ID號(hào)為CpC2.....Cn，且各相機(jī)的位置以及對(duì)應(yīng)監(jiān)控的矩形
視場(chǎng)均固定，因此，由這些相機(jī)構(gòu)成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的相機(jī)相鄰關(guān)系可事先確定。該相機(jī)接力關(guān)系確定方法包括以下各步驟步驟1、在當(dāng)前相機(jī)Ctl的矩形視場(chǎng)內(nèi)確定視場(chǎng)邊界區(qū)域，再根據(jù)所述各相鄰相機(jī)的位置和數(shù)量，將該視場(chǎng)邊界區(qū)域?qū)?yīng)劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域，并依次賦予ID號(hào)為Dp
D2.....Dn，其中，所述當(dāng)前相機(jī)Ctl的視場(chǎng)邊界區(qū)域?yàn)?，視?chǎng)邊界線(xiàn)與距離視場(chǎng)邊界線(xiàn)一定寬
度的矩形界線(xiàn)之間的框形區(qū)域。其中，將該視場(chǎng)邊界區(qū)域?qū)?yīng)劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域的劃分方法為a、相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)η = 1時(shí)，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)和相鄰相機(jī)C1視場(chǎng)的中心點(diǎn)連線(xiàn)的垂直線(xiàn)為劃分線(xiàn)，將當(dāng)前相機(jī)Ctl的框形視場(chǎng)邊界區(qū)域分為兩部分，靠近C1的邊界子區(qū)域賦予ID號(hào)為Dp如圖1所示，為實(shí)施例1的多相機(jī)位置關(guān)系示意圖，其中，該多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)包括當(dāng)前相機(jī)Q1和1個(gè)相鄰相機(jī)C1。如圖2所示，為圖1當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分的示意圖，如圖中虛線(xiàn)所示，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)和相鄰相機(jī)C1視場(chǎng)的中心點(diǎn)連線(xiàn)的垂直線(xiàn)為劃分線(xiàn)，將當(dāng)前相機(jī)Ctl的框形視場(chǎng)邊界區(qū)域分為兩部分，靠近C1的邊界子區(qū)域賦予ID號(hào)為D115b、相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)11 > 2時(shí)，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰相機(jī)分別為Ck和Ck+1，Ck和Ck+1相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)邊界子區(qū)域分別賦予ID號(hào)為Dk和Dk+1，Ck和Ck+1 視場(chǎng)的中心點(diǎn)分別與當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角為θ k，該夾角的角平分線(xiàn)即為Dk 和Dk+1的劃分線(xiàn)，依次類(lèi)推，將當(dāng)前相機(jī)的視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分成η個(gè)邊界子區(qū)域。如圖3所示，為實(shí)施例2的多相機(jī)位置關(guān)系示意圖，其中，該多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)包括當(dāng)前相機(jī)Ctl以及分布在該當(dāng)前相機(jī)Ctl周?chē)?個(gè)相鄰相機(jī)，依次賦予該8個(gè)相鄰相機(jī)ID號(hào)為?！?^、(^、(^和Cgo如圖4所示，為圖3當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分的示意圖，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，首先選取C1和C2這兩個(gè)相鄰相機(jī)，C1 和C2相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)邊界子區(qū)域分別賦予ID號(hào)為D1和DyC1和C2視場(chǎng)的中心點(diǎn)分別與當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角為θ工，該夾角的角平分線(xiàn)即為的劃分線(xiàn)，依次類(lèi)推， 如圖中虛線(xiàn)所示，將當(dāng)前相機(jī)Ctl的視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分成8個(gè)邊界子區(qū)域。如圖5所示，為實(shí)施例3的多相機(jī)位置關(guān)系示意圖，其中，該多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)包括當(dāng)前相機(jī)Ctl以及分布在該當(dāng)前相機(jī)Ctl周?chē)?個(gè)相鄰相機(jī)，依次賦予該3個(gè)相鄰相機(jī)ID號(hào)為Cp C2和C3。如圖6所示，為圖5當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分的示意圖，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，首先選取C1和C2這兩個(gè)相鄰相機(jī)，C1和C2相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)邊界子區(qū)域分別賦予ID號(hào)為D1和D2，C1和C2視場(chǎng)的中心點(diǎn)分別與當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角為θ工，該夾角的角平分線(xiàn)即為D1和D2的劃分線(xiàn)，依次類(lèi)推，如圖中虛線(xiàn)所示，將當(dāng)前相機(jī)Ctl的視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分成3個(gè)邊界子區(qū)域。如圖2、圖4和圖6所示，視場(chǎng)邊界區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，當(dāng)被跟蹤目標(biāo)進(jìn)入到寬度為L(zhǎng) 的邊界區(qū)域時(shí)，多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)開(kāi)始判定接力跟蹤的相鄰相機(jī)。所以，寬度L與被跟蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)，該當(dāng)前相機(jī)Ctl的矩形視場(chǎng)大小為MXN，L取值在[min (M，N) /10， min(M,N)/8]的范圍內(nèi)。作為以人為被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤系統(tǒng)，由于人的行走速度較慢， 則L可以取小一些，L = min(M，N)/10。以交通系統(tǒng)中的行駛車(chē)輛為被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤系統(tǒng)，L必須取大一些，L = min (M，N)/8。其選擇原則為，在L的寬度范圍內(nèi)，被跟蹤目標(biāo)必須留下軌跡的多個(gè)軌跡點(diǎn)，以便對(duì)接力相機(jī)進(jìn)行正確的定位。步驟2、確定當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)的被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡步驟2. 1、在當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)，對(duì)被跟蹤目標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。對(duì)被跟蹤目標(biāo)的檢測(cè)是通過(guò)當(dāng)前相機(jī)Ctl獲取被跟蹤目標(biāo)的視頻幀序列，對(duì)當(dāng)前幀通過(guò)背景差分法檢測(cè)被跟蹤目標(biāo)，其中，所使用背景差分法計(jì)算公式如下
il \ft(ij)~b(ij) \>Thg(ij) = \a , ； ·7. λ L77，其中，[ft(i，j)]為視頻當(dāng)前巾貞像素值，[bt(i，
j)]為背景像素值并通過(guò)單高斯背景建模或者混合高斯背景建模獲得，Th為判斷閾值， g(i，j)為判斷結(jié)果，g(i，j) = 1，表明該點(diǎn)像素為被跟蹤目標(biāo)，否則為背景。步驟2. 2、在步驟2. 1得到的被跟蹤目標(biāo)上選取軌跡點(diǎn)。如圖7所示，將檢測(cè)到的被跟蹤目標(biāo)外形區(qū)域用一個(gè)豎直方向的外接矩形框表示，考慮到腳底點(diǎn)位置受運(yùn)動(dòng)目標(biāo)姿態(tài)變化的影響最小，將該外接矩形框的下邊界的中心點(diǎn)作為被跟蹤目標(biāo)軌跡點(diǎn)，當(dāng)前幀(即第k幀)的被跟蹤目標(biāo)的外接矩形的四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)分別為刈χΓ，>Γ)，B(4\y[k)) Ax1(W)), D(XfUw),則軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)(x(k),y(k)) 為
y{k)=y\k)
步驟2. 3、被跟蹤目標(biāo)在進(jìn)入步驟1劃分的邊界子區(qū)域時(shí)，通過(guò)當(dāng)前相機(jī)Ctl得到步驟2. 2選取的軌跡點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)該軌跡點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行線(xiàn)性擬合，獲得擬合直線(xiàn)。
如圖8所示，考慮到系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求，使用最小二乘法進(jìn)行線(xiàn)性擬合，被跟蹤目標(biāo)在第K幀進(jìn)入視場(chǎng)邊界區(qū)域的邊界子區(qū)域，且被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)為{(X(1)，y(1)), (χ(2)，y(2))，...，(χ ，y(K))}，其運(yùn)動(dòng)軌跡的擬合直線(xiàn)表示為y = a · χ+b，則根據(jù)以下方程可求出直線(xiàn)的參數(shù)a和b:
k=\ k=\ k=\
j^ix^.a + K-b = ^/^)
k=\ k=\步驟3、接力相機(jī)的判斷a、當(dāng)上述步驟2. 2選取的運(yùn)動(dòng)軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)，均落在步驟 1中得到的某一個(gè)邊界子區(qū)域內(nèi)時(shí)，激活該邊界子區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰相機(jī)作為接力相機(jī)，該接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)。b、當(dāng)上述步驟2. 2選取的運(yùn)動(dòng)軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)不是全部落在步驟1中得到的某一個(gè)邊界子區(qū)域內(nèi)時(shí)，同時(shí)激活與其兩者所在位置的多個(gè)邊界子區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)相鄰相機(jī)作為接力相機(jī)，該多個(gè)接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)。如圖9所示，上述步驟2. 2選取的軌跡點(diǎn)的軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)分布在步驟1中得到的邊界子區(qū)域D1和D2內(nèi)，則同時(shí)激活與D1和D2對(duì)應(yīng)的C1和C2作為接力相機(jī)，該兩個(gè)接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)。步驟4、計(jì)算步驟3確定的接力相機(jī)的接力時(shí)間tr。接力時(shí)間tr是指預(yù)測(cè)的接力相機(jī)等待被跟蹤目標(biāo)進(jìn)入其視場(chǎng)的時(shí)間。計(jì)算接力時(shí)間tr的方法為步驟4.1、根據(jù)當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)被跟蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡{(χω，y(1)), (x(2), y(2))，...，(χ , y )}，估算被跟蹤目標(biāo)在視頻中的運(yùn)動(dòng)速度(Vx，Vy)，所使用的運(yùn)算公式為7；_ ‘⑷⑴，其中，K為巾貞數(shù)，運(yùn)動(dòng)速度(Vx，Vy)的單位為像素?cái)?shù)/中貞。
= \y ~y )!κ步驟4. 2、根據(jù)上述步驟4. 1獲得的運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算物理運(yùn)動(dòng)速度(^，ξ)，所使用的運(yùn)算公式為
\v = P - Vyt J，其中，Pt為當(dāng)前相機(jī)Ctl標(biāo)定的視場(chǎng)分辨率，物理運(yùn)動(dòng)速度/τ7 τ7、的單 [K=PrVy(Vx,Vy)
位為米/幀。步驟4. 3、確定當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)與步驟3確定接力相機(jī)的視場(chǎng)之間的距離St，再根據(jù)上述步驟4. 2得到的物理運(yùn)動(dòng)速度(^，ξ)計(jì)算接力相機(jī)的接力時(shí)間、為fr = Iy2 J2 ~ ’其中，Pf為幀率，其單位為幀/秒，根據(jù)視頻制式的不同，PAL制
Vf- +Vy 'Pi
式Pf = 25幀/秒；NTSC制式Pf = 30幀/秒。步驟5、判斷步驟3確定的接力相機(jī)的后續(xù)工作狀態(tài)a、當(dāng)步驟3確定的接力相機(jī)的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，則在經(jīng)過(guò)步驟4中得到的接力時(shí)間 、后，該接力相機(jī)解除等待接力跟蹤狀態(tài)，并進(jìn)入接力跟蹤匹配狀態(tài)，在該接力相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行接力跟蹤匹配，以確定被跟蹤目標(biāo)是否進(jìn)入其視場(chǎng)；跟蹤匹配不成功，則判定被跟蹤目標(biāo)從相機(jī)盲區(qū)或者非正常區(qū)域通過(guò)，解除接力跟蹤狀態(tài)；跟蹤匹配成功，則完成對(duì)被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤；b、當(dāng)步驟3確定的接力相機(jī)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述各接力相機(jī)在分別經(jīng)過(guò)步驟4 得到的對(duì)應(yīng)的接力時(shí)間、后，各自解除等待接力跟蹤狀態(tài)，分別進(jìn)入接力跟蹤匹配狀態(tài)，并在其視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行接力跟蹤匹配，以確定被跟蹤目標(biāo)是否進(jìn)入其視場(chǎng)；當(dāng)所述接力相機(jī)均跟蹤匹配不成功，則判定被跟蹤目標(biāo)從相機(jī)盲區(qū)或者非正常區(qū)域通過(guò)，接力相機(jī)全部解除接力跟蹤匹配狀態(tài)；當(dāng)某個(gè)相機(jī)接力跟蹤匹配成功，則完成對(duì)被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤，其余相鄰相機(jī)解除接力跟蹤匹配狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，該多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)中，包括當(dāng)前相機(jī)和相鄰相機(jī)，賦予各相機(jī)不同的ID號(hào)，其中，當(dāng)前相機(jī)為C。，相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)為η且依次賦予ID號(hào)為Q、C2.....Cn，且各相機(jī)的位置以及對(duì)應(yīng)監(jiān)控的矩形視場(chǎng)均固定，該方法包括以下各步驟步驟1、在當(dāng)前相機(jī)Ctl的矩形視場(chǎng)內(nèi)確定視場(chǎng)邊界區(qū)域，再根據(jù)所述各相鄰相機(jī)的位置和數(shù)量，將該視場(chǎng)邊界區(qū)域?qū)?yīng)劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域，并依次賦予ID號(hào)為DpD2.....Dn,其中，所述當(dāng)前相機(jī)Ctl的視場(chǎng)邊界區(qū)域?yàn)?，視?chǎng)邊界線(xiàn)與距離視場(chǎng)邊界線(xiàn)一定寬度的矩形界線(xiàn)之間的框形區(qū)域；步驟2、確定當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)的被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡步驟2. 1、在當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)，對(duì)被跟蹤目標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)；步驟2. 2、在步驟2. 1得到的被跟蹤目標(biāo)上選取軌跡點(diǎn)；步驟2. 3、被跟蹤目標(biāo)在進(jìn)入步驟1劃分的邊界子區(qū)域時(shí)，通過(guò)當(dāng)前相機(jī)Ctl得到步驟 2. 2選取的軌跡點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)該運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行線(xiàn)性擬合，獲得擬合直線(xiàn)；步驟3、接力相機(jī)的判斷a、當(dāng)上述步驟2.2選取的運(yùn)動(dòng)軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)，均落在步驟1中得到的某一個(gè)邊界子區(qū)域內(nèi)時(shí)，激活該邊界子區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰相機(jī)作為接力相機(jī)，該接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)；b、當(dāng)上述步驟2.2選取的運(yùn)動(dòng)軌跡與上述步驟2. 3獲得的擬合直線(xiàn)不是全部落在步驟 1中得到的某一個(gè)邊界子區(qū)域內(nèi)時(shí)，同時(shí)激活與其兩者所在的多個(gè)邊界子區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)相鄰相機(jī)作為接力相機(jī)，該多個(gè)接力相機(jī)進(jìn)入等待接力跟蹤狀態(tài)；步驟4、計(jì)算步驟3確定的接力相機(jī)的接力時(shí)間；步驟5、判斷步驟3確定的接力相機(jī)的后續(xù)工作狀態(tài)a、當(dāng)步驟3確定的接力相機(jī)的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，則在經(jīng)過(guò)步驟4中得到的接力時(shí)間t,后， 該接力相機(jī)解除等待接力跟蹤狀態(tài)，并進(jìn)入接力跟蹤匹配狀態(tài)，在該接力相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行接力跟蹤匹配，以確定被跟蹤目標(biāo)是否進(jìn)入其視場(chǎng)；跟蹤匹配不成功，則判定被跟蹤目標(biāo)從相機(jī)盲區(qū)或者非正常區(qū)域通過(guò)，解除接力跟蹤狀態(tài)；跟蹤匹配成功，則完成對(duì)被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤；b、當(dāng)步驟3確定的接力相機(jī)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述各接力相機(jī)在分別經(jīng)過(guò)步驟4得到的對(duì)應(yīng)的接力時(shí)間、后，各自解除等待接力跟蹤狀態(tài)，分別進(jìn)入接力跟蹤匹配狀態(tài)，并在其視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行接力跟蹤匹配，以確定被跟蹤目標(biāo)是否進(jìn)入其視場(chǎng)；當(dāng)所述接力相機(jī)均跟蹤匹配不成功，則判定被跟蹤目標(biāo)從相機(jī)盲區(qū)或者非正常區(qū)域通過(guò)，接力相機(jī)全部解除接力跟蹤匹配狀態(tài)；當(dāng)某個(gè)相機(jī)接力跟蹤匹配成功，則完成對(duì)被跟蹤目標(biāo)的接力跟蹤，其余相鄰相機(jī)解除接力跟蹤匹配狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1所述的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，步驟1中，將該視場(chǎng)邊界區(qū)域?qū)?yīng)劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域的劃分方法為a、相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)η= 1時(shí)，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)和相鄰相機(jī)C1視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的垂直線(xiàn)為劃分線(xiàn)，將當(dāng)前相機(jī)Ctl的框形視場(chǎng)邊界區(qū)域分為兩部分，靠近C1的邊界子區(qū)域賦予ID號(hào)為D1 ；b、相鄰相機(jī)的個(gè)數(shù)11> 2時(shí)，以當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰相機(jī)分別為Ck和Ck+1，Ck和Ck+1相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)邊界子區(qū)域分別賦予ID號(hào)為Dk和Dk+1，Ck和Ck+1視場(chǎng)的中心點(diǎn)分別與當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)中心點(diǎn)連線(xiàn)的夾角為θ k，該夾角的角平分線(xiàn)即為Dk和 Dk+1的劃分線(xiàn)，依次類(lèi)推，將當(dāng)前相機(jī)的視場(chǎng)邊界區(qū)域劃分成η個(gè)邊界子區(qū)域。
3.按照權(quán)利要求1所述的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，步驟1中，所述視場(chǎng)邊界區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，該當(dāng)前相機(jī)Ctl的矩形視場(chǎng)大小為MXN，L取值在[min(M，N)/10，min(M，N)/8]的范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1所述的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，步驟2. 1中，對(duì)被跟蹤目標(biāo)的檢測(cè)是通過(guò)當(dāng)前相機(jī)Ctl獲取被跟蹤目標(biāo)的視頻幀序列， 對(duì)當(dāng)前幀通過(guò)背景差分法檢測(cè)被跟蹤目標(biāo)，其中，所使用背景差分法計(jì)算公式如下
5.按照權(quán)利要求1所述的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，步驟2. 2中，選取軌跡點(diǎn)的方法為將檢測(cè)到的被跟蹤目標(biāo)外形區(qū)域用一個(gè)豎直方向的外接矩形框表示，將該外接矩形框的下邊界的中心點(diǎn)作為被跟蹤目標(biāo)的軌跡點(diǎn)，即當(dāng)前幀的被跟蹤目標(biāo)的外接矩形的四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)分別為, B(xn), C(X1K)), D(X1K)),則軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)(X(k)，y(k))為
6.按照權(quán)利要求1所述的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，步驟2. 3中，使用最小二乘法進(jìn)行線(xiàn)性擬合，被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)為{(χω，y(1))， (χ(2)，y(2))，...，(χ ，y(K))}，其運(yùn)動(dòng)軌跡的擬合直線(xiàn)表示為y = a · χ+b，根據(jù)以下方程可求出直線(xiàn)的參數(shù)a和b :
7.按照權(quán)利要求1所述的多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，其特征在于，步驟4中，計(jì)算接力時(shí)間、的方法為步驟4. 1、根據(jù)當(dāng)前相機(jī)Ctl視場(chǎng)內(nèi)被跟蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡{(χω，y(1)), (x(2), y(2))，...， (x(K)，y )}，估算被跟蹤目標(biāo)在視頻圖像中的運(yùn)動(dòng)速度(Vx，Vy)，所使用的運(yùn)算公式為
全文摘要
一種多相機(jī)目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)的相機(jī)接力關(guān)系確定方法，包括以下步驟在當(dāng)前相機(jī)C0的矩形視場(chǎng)內(nèi)確定視場(chǎng)邊界區(qū)域，并將其劃分成多個(gè)邊界子區(qū)域；確定當(dāng)前相機(jī)C0視場(chǎng)內(nèi)的被跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡；確定接力相機(jī)；計(jì)算接力相機(jī)的接力時(shí)間tr；判斷接力相機(jī)的后續(xù)工作狀態(tài)。本發(fā)明能夠通過(guò)對(duì)被跟蹤目標(biāo)在一個(gè)相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析之后，對(duì)于各相機(jī)間存在盲區(qū)的大型目標(biāo)接力跟蹤系統(tǒng)，能夠判斷出目標(biāo)走出當(dāng)前相機(jī)視場(chǎng)后進(jìn)入的下一個(gè)相鄰相機(jī)，實(shí)施多相機(jī)間準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的目標(biāo)接力跟蹤。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102176246SQ201110031729
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者劉小乾, 孟凡星, 朱虹, 王棟, 邢楠 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)