[发明专利]一种控制云台摄像机自动跟踪目标的方法

说明书

技术领域

本发明属于视频监控领域，尤其是一种控制云台摄像机自动跟踪目标的方法。

背景技术

云台摄像机是当今监控领域中最为普遍使用的监控前端设备之一。监控人员可以控制云台摄像机实时观察监控区域的每一个角落，还可以为云台摄像机定制各种功能，如预置位、巡航、寻迹等，监控人员可以根据监控区域的特点为云台摄像机定制各种功能使云台摄像机按照预置的命令运行。但是现实世界是千变万化的，事先预置的监控路线不能完全满足实际的需要，实际上可以通过云台摄像机提供的实时视频信息作为云台控制的重要参考依据。随着科技的发展，图像处理技术已经广泛应用于公共安全，通过成熟的目标检测及匹配算法从图像或视频中可以获取到目标所在的位置、大小以及目标数量等信息，再经过伺服控制系统驱动云台摄像机转动就可以实现目标自动跟踪功能。当云台具备目标自动跟踪功能时，可根据目标的实际运动信息控制云台的运行，云台的运行不再是盲目的，可以实时捕获到目标的状态，提供更具价值的监控信息。当目标发生违规行为时可以向监控人员发出警报信息，解除了监控人员必须时刻在岗的烦恼。

一套目标自动跟踪设备的实现可以分为两大主要部分：一部分是根据视频图像获取目标信息，另一部分就是根据目标信息驱动摄像机转动实现对目标的自动跟踪。目前，许多成熟的目标检测和匹配的图像智能算法基本上都能够给出比较准确的目标检测和匹配结果，然而一套自动跟踪设备不单需要视频分析的支持还需要伺服控制系统对摄像机进行控制，视频分析算法和驱动摄像机转动的伺服控制系统必须配合得当才可以实现对目标的自动跟踪。现有的目标跟踪系统存在的另一问题是如何根据目标信息控制云台伺服模块实现目标的自动跟踪，虽然对目标跟踪系统的视频分析部分的描述比较多，然而对摄像机控制方法的描述却不常见。目标跟踪系统的实现需要掌握伺服控制系统对摄像机的控制状态，一般需要伺服控制系统对控制状态进行信息反馈，这样的伺服控制系统的实现比较复杂，而且由于视频帧率一般可以达到每秒25帧，而经过伺服控制系统控制的云台摄像机对控制命令的响应速度却难达于此要求，不同的伺服控制系统对控制命令的响应速度和准确度也存在差别，这就给目标跟踪系统的设计带来很大的困难。一旦控制设备对控制命令的响应没有达到需求就可能导致目标在图像中丢失，图像分析算法就将失去作用，这样也必然导致跟踪的失败，因而可以说准确掌握对跟踪设备的控制也是实现目标自动跟踪至关重要的一部分。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制云台摄像机自动跟踪目标的方法，该方法将目标跟踪算法和云台摄像机控制方法有机地结合在一起，不仅能够给出准确的目标检测及匹配结果，而且还能控制云台摄像机准确而迅速响应控制命令，使目标始终出现在摄像机的视野范围内并且大小合适，便于监控人员能够准确辨识目标，实现对目标的准确跟踪。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种控制云台摄像机自动跟踪目标的方法，包括以下步骤：

(1)自动选择跟踪模式：视频处理模块根据目标的跟踪状态自动选择自动跟踪模式和全局搜索模式；

(2)自动跟踪模式的处理过程为：视频处理模块判断云台摄像机状态，当云台摄像机状态为静止状态时进行目标检测和匹配，在匹配到跟踪目标后，根据目标的位置向云台伺服模块发送控制命令对摄像机位置进行调整，或者根据目标的大小向摄像机发送控制命令对摄像机焦距进行调整；

(3)全局搜索模式的处理过程为：视频处理模块对监控区域的若干个搜索区域按照轮巡方式进行目标检测和匹配直至搜索到跟踪目标。

而且，所述的自动选择跟踪模式的方法为：视频处理模块对目标检测和匹配的结果进行统计，当跟踪目标连续丢失帧数达到切换阀值时选择全局搜索模式，否则选择自动跟踪模式。

而且，所述的控制命令包括控制摄像机转动以使目标居于图像中间的转动命令和控制摄像机变焦以使目标在图像中处于大小合适的变焦命令。

而且，所述的视频处理模块判断云台摄像机状态是根据控制命令是否发出和视场是否固定两个条件来进行的。

而且，所述的云台摄像机状态包括：已发出控制命令且视场是变化的运行状态、没有发出控制命令或发出的控制命令已完成且视场是固定的静止状态、没有发出控制命令或发出的控制命令已完成且视场是变化的扰动状态、已发出云台控制指令且视场是固定的延时状态和已发出云台控制指令且视场是固定的并持续一段时间的超时状态。