CN102256107B - 一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法，其系统包括红外高速球和图像显示装置，其中，还包括至少两个探测器，均匀装设在红外高速球的顶部，将红外高速球的图像采集区域分成至少四个探测区域；信号处理模块，分别与所述探测器和图像显示装置连接，用于根据探测器获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，得出跟踪结果并在图像显示装置中显示。当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像，从而实现了全方位对人体进行跟踪。
Description
技术领域
本发明涉及安防视频监控技术领域，特别涉及一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法。
背景技术
自动跟踪技术是在智能识别的基础上，对图像进行差分计算，自动识别视觉范围内目标的运动方向，并自动控制云台对移动目标进行跟踪目标在进入智能高速球的范围到离开的这段时间内，通过所配置的高清晰自动变焦镜头，使所有动作都被清晰地传送到监控中心。而一旦某个区域发生报警时，其它相关的智能高速球将自动旋转到报警点开始追踪，保证监控图像能够记录目标物体的移动全过程。
而传统的自动跟踪系统是通过对视频信号进行分析，再执行跟踪，这类系统只能对某一个方位或者两个方位进行跟踪，无法做到全方位的跟踪，而且当环境照度很低的时候，视频效果很差，无法进行视频分析，使得这类跟踪系统也失去了跟踪的意义。
因而现有的全方位监控技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法，能全方位对人体进行跟踪。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种自动跟踪系统，其包括用于采集视频图像的红外高速球和用于显示跟踪结果的图像显示装置，其中，还包括：
至少两个探测器，均匀装设在红外高速球的顶部，将红外高速球的图像采集区域分成至少四个探测区域；
信号处理模块，分别与所述探测器和图像显示装置连接，用于根据探测器获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，得出跟踪结果并在图像显示装置中显示；其中，当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像。
所述的自动跟踪系统，其中，还包括第一放大电路；所述第一放大电路包括三极管和第一电阻，所述三极管的基极通过第一电容与探测器连接，集电极通过第一电阻与所述信号处理模块连接，发射极接地。
所述的自动跟踪系统，其中，还包括第二放大电路，所述第二放大电路包括运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二电容和第三电容；
运算放大器的正向输入端依次通过第二电阻、第二电容和第五电阻与三极管的基极连接，所述运算放大器的反向输入端通过第三电阻接地，该运算放大器的反向输入端还通过第四电阻与运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端连接信号处理模块；所述第三电容并联在第四电阻的两端。
所述的自动跟踪系统，其中，所述探测器包括热释电传感器、菲涅尔透镜和滤光片；所述滤光片位于热释电传感器和菲涅尔透镜之间，且菲涅尔透镜位于热释电传感器的前方。
所述的自动跟踪系统，其中，探测器为6个，所述探测区域相应为12个。
所述的自动跟踪系统，其中，所述滤光片为能通过波长范围为7-10um的滤光片。
一种采用自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，其中，包括：
A、由红外高速球采集其探测区域的视频图像；
B、由探测器感应其探测区域内是否有人体的红外线出现；如果是，则执行步骤C，否则执行步骤A；
C、由信号处理模块根据探测器获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，得出跟踪结果并在图像显示装置中显示；其中，所述步骤C具体包括：当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像。
所述自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，其中，在步骤C之前，所述方法进一步包括：
C1、通过第一放大电路将探测器感应的人体红外线信号进行放大。
所述自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，其中，在步骤C1之后，所述方法进一步包括：
C2、通过第二放大电路将第一放大电路放大后的人体红外线信号再次放大。
本发明提供的一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法，其系统包括至少两个探测器，并且将红外高速球的图像采集区域分成至少四个探测区域，当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像，从而实现了全方位对人体进行跟踪。
本发明实施例提供的自动跟踪系统及其方法采用了六个探测器，能够全方位的感应其探测区域内的人体红外线，使人体跟踪不受图像清晰度的影响。并且，该自动跟踪系统采用了两级放大电路，对探测器感应的人体的红外线信号进行放大，提高了探测器的探测精度，扩大了该自动跟踪系统的监控范围。
附图说明
图1为本发明实施例提供的自动跟踪系统结构框图。
图2为本发明实施例提供的自动跟踪系统的电路原理图。
图3为本发明实施例提供的探测器和探测区域的分布示意图。
图4为本发明实施例提供的自动跟踪系统的自动跟踪方法流程图。
具体实施方式
本发明提供一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法，其系统为一种用于全方位跟踪人体的自动跟踪系统。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1和图2，本发明实施提供的自动跟踪系统包括红外高速球（图中未标出）、探测器110、信号处理模块120和图像显示装置130。其中，所述红外高速球与图像显示装置130连接，用于采集其探测区域内的视频图像。
所述探测器110至少为两个，均匀装设在红外高速球的顶部，将红外高速球的图像采集区域分成至少四个探测区域。其中，所述探测器110用于感应其探测区域内出现的人体的红外线，并将其感应的人体红外线信号发送给信号处理模块120。
所述信号处理模块120分别与探测器110和图像显示装置130连接，用于根据探测器110获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，控制红外高速球转动，得出跟踪结果并在图像显示装置130中显示，从而实现全方位跟踪。
其中，所述信号处理模块的具体处理方式为：当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块120调用相应区域的扫描指令，并控制球体转动进行监控录像，当两个探测区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块120调用这两个区域的扫描指令，并控制球体转动进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块120用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像
本实施例中，所述探测器110为6个，并且这6个探测器连成一个环状，套设在红外高速球的顶部，并均匀分布在一个水平面上。即，相邻两颗探测器110之间的间隔角度60度，并将高速球的图像采集区域分成12个探测区域，且每个探测区域为30度，如图3所示。
并且，这6颗探测感应器通过电路与信号处理模块120连接，受信号处理模块120的控制。其中，所述信号处理模块120为具有8个AD采样端口（模数转换端口）的单片机，通过其串口发送指令通过型号为MAX485芯片转化成485控制信号，控制高速球转动，从而实现全方位跟踪。
当然在其实实施例中，所述探测器110还可以设置其它数量，譬如，4个、5个、8个等，其具体数量可根据单片机的AD采样端口其软件算法确定，只要能实现多个区域的监测，进行全方位跟踪即可。
请继续参阅图1和图2，本发明实施例提供的自动跟踪系统还包括第一放大电路140，所述第一放大电路140包括三极管VT1、第一电阻R1和第五电阻R5。所述三极管VT1的基极通过第一电容与探测器110连接，集电极通过第一电阻R1与所述信号处理模块120连接，发射极接地。
所述第一放大电路140由三极管VT1、第一电阻R1和第五电阻R5组成的单管共射放大电路，探测器110输出的信号经过第一电容耦合送到三极管VT1的基极，通过三极管VT1将红外线信号放大。
请再次参阅图1和图2，本发明实施例提供的自动跟踪系统还包括第二放大电路150，所述第二放大电路150包括运算放大器LC2A、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2和第三电容C3。
所述运算放大器LC2A的正向输入端依次通过第二电阻R2、第二电容C2和第五电阻R5与三极管VT1的基极连接，所述运算放大器LC2A的反向输入端通过第三电阻R3接地，该运算放大器LC2A的反向输入端还通过第四电阻R4与其输出端连接，所述运算放大器LC2A的输出端连接信号处理模块120。并且所述第三电容C3并联在第四电阻R4的两端。所述运算放大器LC2A的输出端还与信号处理模块120的AD采样端口连接。
其中，所述第二放大电路由运算放大器LC2A、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2和第三电容C3组成的同和比例运算放大电路。该第二放大电路具有共模输入电压高、输入电阻高和输出电阻低等特点。
所述自动跟踪系统采用这两级放大电路后，可将探测器110采集的信号放大70分贝以上，从而就可以测出10~20米范围内人的行动，扩大了自动跟踪系统的监控范围。
本发明实施例提供例自动跟踪系统，其探测器110包括热释电传感器（图中未出示）、菲涅尔透镜（图中未出示）和滤光片（图中未出示）。所述滤光片位于热释电传感器和菲涅尔透镜之间，且菲涅尔透镜位于热释电传感器的前方。
以下对本发明采用的探测器进行详细介绍：
热释电传感器（RE200B）主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2x1mm的探测元件。在具体实施时，在每个探测器内装入两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰（如图2所示）。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有光学系统的透镜，它和放大电路相配合使用。
所述菲涅尔透镜利用透镜的光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而增强其能量幅度。
由于人体辐射的红外线中心波长为9~10um（微米），而探测元件的波长灵敏度在0.2~20um范围内几乎稳定不变。为了滤除其它干扰，所述滤光片采用能通过波长范围为7-10um的滤光片。该滤光片能使人体的红外线通过，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用于探测人体辐射的红外线传感器（即探测器）。
基于，上述的自动跟踪系统本发明实施例还对应提供一种该自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，请参阅图4，所述的方法包括：
S110、由红外高速球采集其探测区域的视频图像；
S120、由探测器感应其探测区域内是否有人体的红外线出现；如果是，则执行步骤S130，否则执行步骤S110；
S130、由信号处理模块根据探测器获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，得出跟踪结果并在图像显示装置中显示。
其中，步骤S130具体包括：当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像。
其中，在步骤S130之前，由探测器感应的红外线信号先通过第一放大电路将探测器感应的人体红外线信号进行放大；然后通过第二放大电路将第一放大电路放大后的人体红外线信号再次放大，从而扩大了自动跟踪系统的监控范围。
以下以红外高速球上装设6个探测器为一应用实施例对本发明的自动跟踪系统和方法进行详细说明：
单片机通过AD采样过来的数据进行分析判断哪个区域有人体红外辐射。当有人体出现在探测区域1时，探测器1将会检测到人体的红外线信号，经单片机分析发送出调用设置好位置1的指令，通过485总线控制红外高速球的球体转动进行监控录像；当有人出现在探测区域2时，探测器1和探测器2将会同时检测到人体的红外线信号，经单片机分析发送出调用设置好位置2的指令，进行监控录像。以此类推，每个探测区域对应有相应的预置好位置。
当同时有两个探测区域的探测器都检测到人体红外线信号存在时，经单片机分析将发出调用这两个区域扫描的指令，通过485总线控制球体转动。
当同时有两个以上探测区域的探测器检测到人体红外线信号时，单片机将分析调用两个相距最远的距离的两区域之间的扫描，并且途径这两个探测区域中间的探测区域。
可见本实施例只需依赖于6个探测器，其跟踪不受环境照度的影响，同时也不受图像的清晰度的影响，实现了全方位跟踪，它改变了传统通过视频分析再进行跟踪的方式。
综上所述，本发明提供的一种自动跟踪系统及其实现自动跟踪的方法，其系统包括至少两个探测器，并且将红外高速球的图像采集区域分成至少四个探测区域，当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像，从而实现了全方位对人体进行跟踪。
本发明实施例提供的自动跟踪系统及其方法采用了六个探测器，能够全方位的感应其探测区域内的人体红外线，使人体跟踪不受图像清晰度的影响。并且，该自动跟踪系统采用了两级放大电路，对探测器感应的人体的红外线信号进行放大，提高了探测器的探测精度，扩大了该自动跟踪系统的监控范围。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，譬如探测的数量及探测区域的划分方式等，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种自动跟踪系统，其包括用于采集视频图像的红外高速球和用于显示跟踪结果的图像显示装置，其特征在于，还包括：
至少两个探测器，均匀装设在红外高速球的顶部，将红外高速球的图像采集区域分成至少四个探测区域；
信号处理模块，分别与所述至少两个探测器和图像显示装置连接，用于根据探测器获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，得出跟踪结果并在图像显示装置中显示；其中，当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像。
2.根据权利要求1所述的自动跟踪系统，其特征在于，还包括与探测器个数对应的第一放大电路；所述第一放大电路包括三极管和第一电阻，所述三极管的基极通过第一电容与对应的探测器连接，集电极通过第一电阻与所述信号处理模块连接，发射极接地。
3.根据权利要求2所述的自动跟踪系统，其特征在于，还包括与所述第一放大电路个数对应的第二放大电路，所述第二放大电路包括运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二电容和第三电容；
运算放大器的正向输入端依次通过第二电阻、第二电容和第五电阻与三极管的基极连接，所述运算放大器的反向输入端通过第三电阻接地，该运算放大器的反向输入端还通过第四电阻与运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端连接信号处理模块；所述第三电容并联在第四电阻的两端。
4.根据权利要求1所述的自动跟踪系统，其特征在于，所述探测器包括热释电传感器、菲涅尔透镜和滤光片；所述滤光片位于热释电传感器和菲涅尔透镜之间，且菲涅尔透镜位于热释电传感器的前方。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的自动跟踪系统，其特征在于，探测器为6个，所述探测区域相应为12个。
6.根据权利要求4所述的自动跟踪系统，其特征在于，所述滤光片为能通过波长范围为7-10μm的滤光片。
7.一种采用权利要求1所述自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，其特征在于，包括：
A、由红外高速球采集其探测区域的视频图像；
B、由探测器感应其探测区域内是否有人体的红外线出现；如果是，则执行步骤C，否则执行步骤A；
C、由信号处理模块根据探测器获取的红外线信号，调用相应区域的扫描指令，得出跟踪结果并在图像显示装置中显示；其中，所述步骤C具体包括：当一个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用相应区域的扫描指令进行监控录像，当两个探测区域检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用这两个区域的扫描指令进行监控录像，当两个以上的区域同时检测有人体的红外线时，信号处理模块用于调用最远两个区域及这两个区域之间区域的扫描指令，进行监控录像。
8.根据权利要求7所述自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，其特征在于，在步骤C之前，所述方法进一步包括：
C1、通过第一放大电路将探测器感应的人体红外线信号进行放大。
9.根据权利要求8所述自动跟踪系统实现自动跟踪的方法，其特征在于，在步骤C1之后，所述方法进一步包括：
C2、通过第二放大电路将第一放大电路放大后的人体红外线信号再次放大。
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2011
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