專(zhuān)利名稱(chēng)：一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安防監(jiān)控領(lǐng)域，尤其是一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
目前，云臺(tái)攝像機(jī)是監(jiān)控領(lǐng)域中使用最為普遍的監(jiān)控前端設(shè)備之一。監(jiān)控人員可 以手動(dòng)控制云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和縮放，以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控景物和監(jiān)控對(duì)象的觀察。隨著智能 視頻分析技術(shù)的發(fā)展，具有智能功能的監(jiān)控設(shè)備越來(lái)越受到用戶(hù)的喜愛(ài)，例如，帶有自動(dòng)跟 蹤目標(biāo)功能的監(jiān)控設(shè)備可通過(guò)對(duì)攝像機(jī)攝取進(jìn)來(lái)的視頻圖像進(jìn)行智能視頻分析，發(fā)現(xiàn)并找 到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在的位置，控制監(jiān)控設(shè)備旋轉(zhuǎn)和縮放以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤功能。這 種自動(dòng)跟蹤方式可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在整個(gè)監(jiān)控場(chǎng)景的活動(dòng)情況的拍攝，較手動(dòng)跟蹤方式具 有更高的準(zhǔn)確度，并可以解除監(jiān)控人員時(shí)刻在崗的煩惱，是未來(lái)監(jiān)控市場(chǎng)的重要發(fā)展趨勢(shì) 之一。實(shí)現(xiàn)云臺(tái)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤功能的一般方法是首先獲取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在的 位置，然后控制云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和縮放實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤。目前，對(duì)于獲取運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)所在位置的方法較多，例如可通過(guò)視頻分析或者通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)掛載衛(wèi)星定位追蹤設(shè)備回 傳位置信息等方法實(shí)現(xiàn)，但是，如何控制云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和縮放以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的 自動(dòng)跟蹤功能是關(guān)鍵技術(shù)，控制方法不當(dāng)將直接導(dǎo)致目標(biāo)自動(dòng)跟蹤失敗。目前，實(shí)現(xiàn)控制云 臺(tái)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)的方法可通過(guò)控制云臺(tái)直接轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)所在位置的方法實(shí)現(xiàn)，待目標(biāo)要脫 離監(jiān)控視野時(shí)再控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使目標(biāo)居于圖像中心，以保證運(yùn)動(dòng)目標(biāo)始終在監(jiān)控視野范圍 內(nèi)。但是，該方法不能保證運(yùn)動(dòng)目標(biāo)始終在監(jiān)控視野的中心范圍內(nèi)，并需要對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是 否要脫離監(jiān)控視野判斷準(zhǔn)確，否則容易丟失目標(biāo)；當(dāng)目標(biāo)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要在較小時(shí)間間隔 下連續(xù)控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，使監(jiān)控畫(huà)面一動(dòng)一靜，視覺(jué)效果不好，也不利于對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的良好觀 察。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種跟蹤精度高、跟蹤迅速且實(shí)時(shí) 性強(qiáng)的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，包括以下步驟(1)獲取目標(biāo)位置信息和云臺(tái)狀態(tài)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；(2)根據(jù)目標(biāo)位置信息和云臺(tái)狀態(tài)信息，計(jì)算云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方 向；(3)根據(jù)云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向，控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)以跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；步驟( 計(jì)算云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向的方法為首先計(jì)算目標(biāo)相對(duì) 于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向，然后根據(jù)云臺(tái)當(dāng)前實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角度與使目標(biāo)居于圖像中心的 理論旋轉(zhuǎn)角度的偏差，對(duì)目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向進(jìn)行修正，得到云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向。而且，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置信息是通過(guò)視頻分析方法獲取或通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)掛載衛(wèi)星 跟蹤定位設(shè)備回傳位置信息方法獲取的。而且，所述計(jì)算目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向是根據(jù)不同時(shí)刻獲取到的目 標(biāo)位置信息得到的，其計(jì)算公式為水平方向角速度wl:
權(quán)利要求
1.一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，包括以下步驟(1)獲取目標(biāo)位置信息和云臺(tái)狀態(tài)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；(2)根據(jù)目標(biāo)位置信息和云臺(tái)狀態(tài)信息，計(jì)算云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向；(3)根據(jù)云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向，控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)以跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；其特征在于步驟(2)計(jì)算云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向的方法為首先計(jì)算 目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向，然后根據(jù)云臺(tái)當(dāng)前實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角度與使目標(biāo)居于圖 像中心的理論旋轉(zhuǎn)角度的偏差，對(duì)目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向進(jìn)行修正，得到云 臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)位置信息是通過(guò)視頻分析方法獲取或通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)掛載衛(wèi)星跟蹤定位設(shè)備回傳位置 信息方法獲取的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述計(jì)算 目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向是根據(jù)不同時(shí)刻獲取到的目標(biāo)位置信息得到的，其計(jì) 算公式為水平方向角速度wl
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述對(duì) 目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向進(jìn)行修正的方法為當(dāng)云臺(tái)超前于目標(biāo)運(yùn)行時(shí)，云 臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向修正為水平方向的角速度為Ι ι-Δ Ι|，垂直方向的角速度為 Iw2-Aw2 ；當(dāng)云臺(tái)落后于目標(biāo)運(yùn)行時(shí)，云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向修正為水平方向的角速 度為(wl+Awl)，垂直方向的角速度為(w2+Aw2)，式中wl和w2分別為目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)在 水平方向和垂直方向運(yùn)動(dòng)的角速度，Awl和Aw2分別代表云臺(tái)角速度在水平方向和垂直 方向的變化量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述云臺(tái) 角速度的在水平方向和垂直方向的變化量Awl和Aw2的計(jì)算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述的理 論旋轉(zhuǎn)角度的獲取包括以下方法(1)采用廣角攝像機(jī)和云臺(tái)攝像機(jī)配合的方法，用廣角 攝像機(jī)攝取到圖像進(jìn)行智能視頻分析獲取到目標(biāo)在圖像上的確切位置，根據(jù)云臺(tái)攝像機(jī)和 廣角攝像機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，獲取到云臺(tái)的理論旋轉(zhuǎn)角度；( 將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)掛載衛(wèi)星定位 設(shè)備，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的地理信息數(shù)據(jù)，通過(guò)目標(biāo)與云臺(tái)的相對(duì)位置的計(jì)算得 到使目標(biāo)居于圖像中心的云臺(tái)理論旋轉(zhuǎn)角度；(3)通過(guò)當(dāng)前云臺(tái)的位置及目標(biāo)在云臺(tái)攝像 機(jī)所攝取的圖像上的位置得到使目標(biāo)居于圖像中心時(shí)云臺(tái)的理論旋轉(zhuǎn)角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述云臺(tái) 當(dāng)前實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)云臺(tái)系統(tǒng)查詢(xún)或反饋得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，其特征在于所述步驟 (3)在得到云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向后，通過(guò)選擇云臺(tái)各速度級(jí)別中與實(shí)際轉(zhuǎn) 速最接近的速度級(jí)別控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種云臺(tái)自動(dòng)平滑跟蹤目標(biāo)的方法，包括(1)獲取目標(biāo)位置信息和云臺(tái)狀態(tài)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；(2)根據(jù)目標(biāo)位置信息和云臺(tái)狀態(tài)信息，計(jì)算云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向，其計(jì)算方法為計(jì)算目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向，然后根據(jù)云臺(tái)當(dāng)前實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角度與使目標(biāo)居于圖像中心的理論旋轉(zhuǎn)角度的偏差，對(duì)目標(biāo)相對(duì)于云臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度和方向進(jìn)行修正，得到云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向；(3)根據(jù)云臺(tái)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和方向，控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)以跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的智能監(jiān)控功能，使得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)始終位于監(jiān)控畫(huà)面的中心范圍內(nèi)，同時(shí)具有實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、跟蹤迅速、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102143324SQ20111008689
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者張羽 申請(qǐng)人:天津市亞安科技電子有限公司