一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103024344A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103024344A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201110282496.2(22)申请日2011.09.20(71)申请人佳都新太科技股份有限公司地址510665广东省广州市天河软件园建工路4号(72)发明人赵刚张少文冯琰一(51)Int.Cl.H04N7/18(2006.01)H04N5/14(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法(57)摘要本发明公开了一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，包括以下步骤：运动目标检测，目标跟踪，云台控制，可实现摄像机自动锁定运动目标并进行视觉导向的自动跟踪，弥补固定摄像机监控视野狭窄的缺点。首先在预置位进行手动框选运动目标或利用视觉一致性算法进行运动目标的自动检测，利用经典粒子滤波进行目标位置的匹配跟踪，最后根据目标的位置和大小发送控制命令对摄像机的位置和焦距进行调整。当跟踪失败后，自动跳回到预置位，进行下一轮的检测。本发明设计合理，实现了摄像机对目标的自动跟踪功能，保证了目标始终处于镜头的中间位置，为监控人员带来了便利。CN10324ACN103024344A权利要求书1/1页1.一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：根据监控场合的需要，选取合适的预置位，在预置位上手动框选待跟踪目标，或利用基于视觉一致性的运动目标检测算法，自动检测出运动目标；第二步：利用经典的粒子滤波方法进行运动目标位置的匹配跟踪；第三步：对目标的位置和大小进行分析，若目标的位置超出设定的区域，则发出摄像机运动的命令；若目标大小小于设定的阈值，则发出调整焦距的命令；第四步：若目标超出摄像机的捕捉范围或跟踪失败，则跳到预置位，并返回第一步，否则返回第二步进行下一次的跟踪。2.根据权利要求1所述的一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，其特征在于，第一步所述的手动框选运动目标属于手动模式，利用基于视觉一致性的运动目标检测算法属于自动模式，当检测出多个运动目标时，选择面积最大的作为待跟踪目标。3.根据权利要求1所述的一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，其特征在于，第二步所述的经典粒子滤波是一种基于动态系统前向模型利用奖惩机制估计状态值的一种方法，可用于非线性系统。4.根据权利要求1所述的一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，其特征在于，第三步所述的摄像头平移和偏转控制命令，是由目标的位置到镜头中心点的距离决定的，焦距控制命令是由目标的大小占整幅图像的比例决定的。5.根据权利要求1所述的一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，其特征在于，第四步所述的，若目标超出摄像机的捕捉范围或跟踪失败，则跳到预置位，是为了防止跟踪的失败造成摄像机处于不能正常工作的状态。2CN103024344A说明书1/3页一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法技术领域[0001]本发明涉及计算机视觉领域，特别是涉及一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法。背景技术[0002]PTZ摄像机具有速度快精度高，监控范围大的优点，是当今监控领域中最为普遍使用的监控前端设备之一。智能PTZ自动跟踪监控系统具有目标分析功能，并配有高分辨率摄像机、大倍率光学变焦镜头和高转速云台，可以快速、准确的自动捕捉到可疑目标。通过设置预置位，智能PTZ自动跟踪监控系统可以实现预置位扫描、自动巡航等功能。但这种只是盲目的扫描巡航，未能实时捕获目标的状态，因此并未实现真正的自动跟踪。因此需提出一种云台自动跟踪控制技术，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动，为监控人员提供更有价值的监控信息。[0003]基于PTZ的自动跟踪系统主要分为两大部分：一是根据视频图像获取目标信息，即目标检测，另一部分就是匹配目标，即目标跟踪，并利用跟踪信息控制摄像机转动。目前，许多尽管有很多成熟的目标检测和跟踪的算法，但能够直接用于运动的球机很少。由于摄像头的转动，传统的背景建模法已经不能使用，基于检测结果的运动目标跟踪也不能使用。系统中的另一个重要问题就是PTZ的控制，不同的伺服控制系统对控制命令的响应速度和准确度存在差别，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。因而基于PTZ的自动跟踪系统的性能与目标检测、目标跟踪、PTZ控制紧密相连。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是提出一种基于粒子滤波的PTZ自动跟踪目标的方法，以实现摄像机自动锁定运动目标并进行视觉导向的自动跟踪。[0005]为实