CN106033612A - 一种目标跟踪方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种目标跟踪方法、装置和系统。其中，该目标跟踪方法包括：获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；根据目标对象的PTZ坐标信息调整跟踪设备，以控制跟踪设备监控目标对象。本发明解决了现有技术用于监控跟踪目标的方法监控结果不准确的问题。

Description

一种目标跟踪方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及视频监控领域，具体而言，涉及一种目标跟踪方法、装置和系统。

背景技术

现有的视频监控领域的目标跟踪技术，有一类是根据目标对象在图像中的信息进行跟踪，通常一台跟踪设备即可实现该功能。跟踪设备基于图像识别技术，捕捉目标对象的特征信息并进行自动的识别和跟踪。然而，这一类跟踪方法与采集到的图像质量及目标对象所处的背景环境相关，当图像质量不佳或者背景环境复杂，如遮挡等，可能会造成目标对象丢失，进而导致监控结果不准确。

现有的视频监控领域的目标跟踪技术，另一类是借助几何变换，利用目标对象在某种坐标系下的位置信息，并且得到该坐标系与球机PTZ对应关系，从而驱动球机进行跟踪，如枪机球机跟踪系统，鱼眼球机跟踪系统，双球机跟踪系统。枪球跟踪与鱼眼球机跟踪系统中，由于主摄像机对于目标区分度不强，在针对特定目标进行跟踪时跟踪效果不佳。双球跟踪也局限于主球提供的跟踪效果，也会因存在目标丢失的情况，导致监控结果不准确。

针对现有技术用于监控跟踪目标的方法监控结果不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种目标跟踪方法、装置和系统，以解决现有技术用于监控跟踪目标的方法监控结果不准确的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种目标跟踪方法。根据本发明的目标跟踪方法包括：获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；根据目标对象的PTZ坐标信息调整跟踪设备，以控制跟踪设备监控目标对象。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种目标跟踪装置。根据本发明的目标跟踪装置包括：获取模块，用于获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；转换模块，用于根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；控制模块，用于根据目标对象的PTZ坐标信息调整跟踪设备，以控制跟踪设备监控目标对象。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种目标跟踪系统。根据本发明的目标跟踪系统包括：GPS模块，用于获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；处理器，用于根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；跟踪设备，用于根据目标对象的PTZ坐标信息监控目标对象。

根据发明实施例，通过根据目标对象GPS信息获取该目标对象在跟踪设备监控范围内的PTZ坐标信息，解决了现有技术用于监控跟踪目标的方法监控结果不准确的问题，达到了能够对特定目标进行持续准确跟踪的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例一的目标跟踪方法的流程图；

图2是根据本发明实施例一的转换关系获取方法的流程图；

图3是根据本发明实施例二的目标跟踪装置的示意图；以及

图4是根据本发明实施例三的目标跟踪系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面就本申请设计到的名词解释如下：

PTZ：为Pan/Tilt/Zoom的简写，代表跟踪设备的云台全方位移动及跟踪设备镜头变倍、变焦控制，其中，P(Pan)为水平转动，T(Tilt)为垂直转动，Z(Zoom)为放大倍率。

实施例一

本发明实施例一提供了一种目标跟踪方法。

图1是根据本发明实施例的目标跟踪方法的流程图。如图1所示，该目标跟踪方法包括步骤如下：

步骤S102，获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；

具体的，在上述步骤S102中，跟踪设备能够通过PTZ参数进行控制的任何跟踪设备，该跟踪设备通常包含云台或者与云台连接的接口。目标对象上携带有GPS模块，且该模块的GPS信息能够被实时的获取。GPS信息为通过GPS模块接收到的信息，通过对GPS接收到的固定格式的数据进行提取，可获取目标对象的纬度数据和经度数据，其中，纬度数据可为纬度半球N即北半球的北纬数据，或为纬度半球S即南半球的南纬数据，经度数据可为经度半球E即东经半球的东经数据，或为经度半球W即西经半球的西经数据。跟踪目标位于跟踪设备的监控范围之内。跟踪设备可选的，包括球机、PTZ摄像机等。

步骤S104，根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

具体的，在上述步骤S104中，PTZ坐标信息为跟踪设备将目标对象锁定于镜头视野中某一固定位置时，跟踪设备云台的PTZ参数。优选地，PTZ坐标信息为跟踪设备将目标对象锁定于镜头视野中中心位置时，跟踪设备云台的PTZ参数。预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，是跟踪设备可视范围之内任意点的GPS信息与PTZ坐标信息的相互转换关系，在该转换关系确定之后，目标对象某一位置的GPS信息与该位置的PTZ坐标信息均是唯一确定且相互对应的。因此，可以通过知晓目标对象运动轨迹中任意一点的GPS信息，得到该目标对象在该点的PTZ坐标信息。

步骤S106，根据目标对象的PTZ坐标信息调整跟踪设备，以控制跟踪设备监控目标对象。

具体的，在上述步骤S106中，当得到了目标对象GPS信息对应的PTZ坐标信息之后，跟踪设备云台根据该PTZ坐标信息调整跟踪设备的监控视角及监控倍率，将目标对象锁定。

通过上述步骤S102至S106，通过根据目标对象GPS信息获取该目标对象在跟踪设备监控范围内的PTZ坐标信息，实现了对目标对象的持续跟踪，解决了现有技术中跟踪目标时可能存在的目标丢失问题，达到了能够对特定目标进行持续跟踪的技术效果。

优选地，在上述步骤S104之前，方法还包括：

步骤S103：保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，其中，转换关系包括：GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系、地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系、PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系；

具体的，在上述步骤S103中，地面坐标信息为第一二维直角坐标系中的坐标值，第一二维直角坐标系以地面为基准的平面上的任意一点为坐标原点。跟踪设备坐标信息为第二二维直角坐标系中的坐标值，第二二维直角坐标系以跟踪设备的立杆为原点。跟踪设备坐标信息，与跟踪设备的具体地理位置无关，而用于表征目标对象在基于跟踪设备建立的第二二维直角坐标系中的坐标信息。其中，第一二维直角坐标系和第二二维直角坐标系均为平行于地平面的二维直角坐标系。

优选地，步骤S104根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息的具体步骤又包括：

步骤S202：根据第一转换关系将当前获取到的目标对象的GPS信息转换为该目标对象对应的地面坐标信息；

具体的，在上述步骤S202中，第一转换关系为GPS信息与地面坐标信息之间的转换关系，GPS信息为具体的经纬度数据，地面坐标信息为在第一二维直角坐标系中的坐标。该第一转换关系为双向转换关系，既能将某一点的GPS经纬度数据，转换为该点在第一二维直角坐标系中的坐标值，也能将某一点在第一二维直角坐标系中的坐标值转换为该点的GPS经纬度数据。

步骤S204：根据第二转换关系将转换得到的该目标对象对应的地面坐标信息转换为该目标对象对应的跟踪设备坐标信息；

具体的，在上述步骤S204中，第二转换关系为地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的转换关系；地面坐标信息为在第一二维直角坐标系中的坐标，跟踪设备坐标信息为在第二直角坐标系中的坐标，两个直角坐标系之间一定满足线型正变换的转换关系，即其中一个直角坐标系通过一定的平移、旋转、缩放，转换为另一直角坐标系。该第二转换关系为双向转换关系，既能将某一点在第一二维直角坐标系中的坐标值，转换为该点在第二二维直角坐标系中的坐标值；也能将某一点在第二二维直角坐标系中的坐标值转换为该点在第一二维直角坐标系中的坐标值。

步骤S206：根据第三转换关系将转换得到的该目标对象对应的跟踪设备坐标信息转换为该目标对象对应的PTZ坐标信息。

具体的，在上述步骤S206中，第三转换关系为跟踪设备坐标信息和PTZ坐标信息之间的转换关系；跟踪设备坐标信息为在第二直角坐标系中的坐标，跟踪设备的PTZ坐标信息为跟踪设备监控到目标对象时云台的PTZ参数。该第三转换关系为双向转换关系，既能将某一点在第二二维直角坐标系中的坐标值转换为跟踪设备锁定该点时云台的PTZ参数，也能将跟踪设备锁定该点时云台的PTZ参数转换为该点在第二二维直角坐标系中的坐标值。

优选地，在步骤S103保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系之前，还包括：

步骤S302：获取GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系，

步骤S304：获取PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系，

步骤S306，获取地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系。

优选地，步骤S302：获取GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系的具体步骤又包括：

步骤S3022：建立第一二维直角坐标系，其中，第一二维直角坐标系的横纵轴分别指向正东、正西、正南、正北之中任意的两个方向；

具体的，在上述步骤S3022中，第一二维直角坐标系的横纵轴指向可以任意的选定。第一二维直角坐标系的坐标原点为任意地点。且第一二维直角坐标系的横纵轴必然垂直，横纵轴分别指向的方向必然为正东、正西、正南、正北之中顺时针或者逆时针相差90°的两个方向，不可能出现如第一二维直角坐标系的横纵轴分别为正东和正西这样的情况。

步骤S3024：读取第一二维直角坐标系的坐标原点的GPS信息，读取跟踪设备监控画面中监控点的GPS信息，GPS信息包括：纬度数据和经度数据；

具体的，在上述步骤S3024中，利用GPS模块获取选定的监控点和第一二维直角坐标系坐标原点的GPS信息。随着在地球地理位置的不同，GPS信息中包含的纬度数据和经度数据，可能的组合为：北纬数据+东经数据，北纬数据+西经数据，南纬数据+东经数据，南纬数据+西经数据。

优选地，在上述步骤S3024中，获取跟踪设备监控画面中至少两个监控点的GPS信息，将其中一个监控点作为坐标原点建立第一二维直角坐标系，则等同于获取坐标原点的GPS信息。也可以在建立第一二维直角坐标系时，指定某一确定的经度数据和纬度数据所表征的位置为第一二维直角坐标系的坐标原点，这也等同于获取了坐标原点的GPS信息。

步骤S3026：创建监控点的GPS信息与监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第一转换关系。

具体的，在上述步骤S3026中，监控点的GPS信息与监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值之间具体的计算关系包括：根据读取的监控点的GPS信息与坐标原点的GPS信息，可以获得该监控点与坐标原点的经度距离差和纬度距离差；该经度距离差和纬度距离差对应于该监控点在第一二维直角坐标系中的横纵坐标值，其中，纬度距离差对应于指向正南或正北的坐标轴的坐标值；经度距离差对应于指向正西或正东的坐标轴的坐标值。

具体的，在上述步骤S3026中，第一转换关系用于表征监控点与坐标原点的纬度数据差值、经度数据差值，与监控点在第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值的对应关系。

可选的，纬度距离差等于该监控点在第一二维直角坐标系中指向正南或正北的坐标轴的坐标值，经度距离差等于该监控点在第一二维直角坐标系中指向正西或正东的坐标轴的坐标值。

可选的，纬度距离差与第一比例系数的乘积，等于该监控点在第一二维直角坐标系中指向正南或正北的坐标轴的坐标值；经度距离差与第一比例系数的乘积，等于该监控点在第一二维直角坐标系中指向正西或正东的坐标轴的坐标值。其中，第一比例系数为非零实数。第一比例系数用于对经度距离差和纬度距离差进行适当的缩小或放大。

综上，步骤S302中包含的步骤S3022至步骤S3026，主要用于计算GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系。当存在GPS信息与PTZ坐标之间的转换关系、或者该第一转换关系时，该步骤S302并非本发明实施例一提供的目标跟踪方法的必要步骤。

优选地，根据如下公式，计算监控点的GPS信息与监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系：

P_T＝(P_Tx,P_Ty)＝((N_T-N₀),(E₀-E_T)×cos(N₀/180×π))，

其中，P_T为监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值，P_Tx、P_Ty分别为监控点在第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，N₀和E₀分别为坐标原点的GPS信息中的纬度数据和经度数据，N_T和E_T分别为监控点的GPS信息中的纬度数据和经度数据。

优选地，步骤S304：计算得到PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系的具体步骤又包括：

步骤S3042：建立第二二维直角坐标系，其中，第二二维直角坐标系的横纵轴的方向分别为跟踪设备水平转动角度相差90°时，跟踪设备指向的方向；

具体的，在上述步骤S3044中，第二二维直角坐标系的横轴和纵轴分别指向的方向，为跟踪设备水平转动角度即P参数相差90°时，跟踪设备的图像中心指向的方向。例如，当第二二维直角坐标系的横轴指向P参数为45°时图像中心指向的方向，则第二二维直角坐标系的纵轴指向P参数为135°时图像中心指向的方向。

步骤S3044：读取跟踪设备画面中监控点的PTZ坐标信息；

可选的，监控点的PTZ坐标信息，为跟踪设备将选定的监控点锁定于监控画面固定位置时，跟踪设备云台的PTZ参数；优选地，该固定位置为监控画面中心。如此，确保了跟踪设备监控画面中某一特定监控点具有唯一的PTZ坐标信息。

步骤S3046：创建监控点的PTZ坐标信息与监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第三转换关系。

具体的，在上述步骤S3046中，监控点的PTZ坐标信息与监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值一一对应。

具体的，在上述步骤S3046中，监控点的PTZ坐标信息与监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值的具体计算关系包括：根据PTZ坐标信息中的T参数，计算跟踪设备与监控点连线在第二二维直角坐标系平面上投影的长度；根据PTZ坐标信息中的P参数，计算该连线在第二二维直角坐标系平面上的投影在第二二维直角坐标系的横纵轴上的坐标分量，由此获得监控点在第二二维直角坐标系中的坐标。

可选的，第三转换关系用于表征监控点和跟踪设备连线的投影在第二二维直角坐标系的坐标轴上的坐标分量，与该监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系。

可选的，连线的投影在第二二维直角坐标系的横纵轴上的坐标分量等于该监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值。

可选的，连线的投影在第二二维直角坐标系的横纵轴上的坐标分量与第二比例系数的乘积，等于该监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值；其中，第二比例系数为非零实数。

综上，步骤S304中包含的步骤S3042至步骤S3046，主要用于计算PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系。当存在GPS信息与PTZ坐标之间的转换关系、或者该第三转换关系时，该步骤S304并非本发明实施例一提供的目标跟踪方法的必要步骤。

优选地，根据如下公式，计算监控点的PTZ坐标信息与监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系：

其中，Q_T为监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值，Q_Tx、Q_Ty分别为监控点在第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，θ_T为监控点的P参数，θ_y为第二二维直角坐标系纵轴的P参数，为监控点的T参数。

优选地，在第二二维直角坐标系的横纵轴分别指向跟踪设备水平转动角度为90°时跟踪设备指向的方向，和跟踪设备水平转动角度为0°时跟踪设备指向的方向的情况下，根据如下公式，计算监控点的PTZ坐标信息与监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系：

其中，Q_T为监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值，Q_Tx、Q_Ty分别为监控点在第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，θ_T为监控点的P参数，为监控点的T参数。

优选地，步骤S306：获取地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系的步骤包括：

步骤S3062：读取跟踪设备画面中至少两个监控点在第一二维直角坐标系中的地面坐标信息；

具体的，获取地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系，可以转化为获取第一二维直角坐标系与第二二维直角坐标系之间的转换参数。由于两个坐标系满足线型正变换，即一个坐标系通过一定的旋转、平移、缩放可得到另一个坐标系，那么为了获取两个坐标系之间的旋转系数、平移系数、缩放系数，至少需要两个已知点在两个坐标系总的坐标值。

具体的，在上述步骤S3062中，选定至少两个监控点，获取该至少两个监控点的GPS信息，并根据第一转换关系，得到了该至少两个监控点的地面坐标信息；

步骤S3064：读取至少两个监控点在第二二维直角坐标系中的跟踪设备坐标信息；

具体的，在上述步骤S3064中，获取该至少两个监控点的PTZ坐标信息，并根据第三转换关系，得到该至少两个监控点的跟踪设备坐标信息；

步骤S3066：创建第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第二转换关系；其中，第二转换关系用于表征同一监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值与在第二二维直角坐标系中的坐标值的对应关系。

具体的，在上述步骤S3066中，基于至少两个监控点在第一二维直角坐标系中的地面坐标信息，和在第二二维直角坐标系中的跟踪设备坐标信息，可建立两组第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中坐标值的一一对应关系，并可通过这两组一一对应关系，获取计算第二转换关系时用到的缩放系数、旋转系数和平移系数。

优选地，步骤S3066中，创建第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第二转换关系的具体计算步骤又包括：

步骤S30662：根据至少两个监控点中的每个监控点在第一二维直角坐标系和第二二维直角坐标系中的坐标值，分别建立基于该监控点的第一列向量和第二列向量；

具体的，在上述步骤S30662中，以某个点在第一二维直角坐标系的坐标值建立第一列向量，其中，第一列向量的元素按顺序，可以为横坐标值和纵坐标值，也可以为纵坐标值和横坐标值；以同样的点在第二二维直角坐标系的坐标值建立第二列向量，第二列向量中元素的顺序与第一列向量相同，则基于同样的点的第一列向量和第二列向量之间也存在一一对应的关系。

步骤S30664：创建第一列向量与第二列向量之间的对应关系，其中，该对应关系包括：第一列向量乘以伸缩变换系数、左乘旋转变换矩阵、并加上平移变换向量后，等于第二列向量，或者，第二列向量乘以伸缩变换系数、左乘旋转变换矩阵、并加上平移变换向量后，等于第一列向量；

具体的，在上述步骤S30664中，基于第一坐标系的坐标值建立的第一列向量与基于第二坐标系的坐标值建立的第二列向量之间，存在着伸缩、旋转、平移的变换，具体的，由伸缩变换系数、旋转变换矩阵和平移变换列向量体现。旋转变换矩阵的格式为 $\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right],$ 或者 $\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right].$ 平移变换列向量的两个元素的顺序与第一列向量和第二列向量相同，也就是说，当第一列向量和第二列向量的元素分别为：横坐标、纵坐标时，则平移变换列向量的元素分别为：横坐标平移系数，纵坐标平移系数。

步骤S30666：计算第一二维直角坐标系与第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数，获得第二转换关系，其中，伸缩变换系数为缩放系数，旋转变换矩阵中的旋转角度θ为旋转系数，平移变换列向量的两个元素相应的为横坐标平移系数和纵坐标平移系数。

综上，步骤S3066中包含的步骤，主要用于根据创建的第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，得到了第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中坐标值的计算方法和计算参数。当存在GPS信息与PTZ坐标之间的转换关系、或者该第二转换关系时，该步骤S306并非本发明实施例一提供的目标跟踪方法的必要步骤。

优选地，根据如下公式，计算第一二维直角坐标系与第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数的公式为：

$\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{1x}\\ P_{1y}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{1x}\\ Q_{1y}\end{array}\right],$

$\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{2x}\\ P_{2y}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{2x}\\ Q_{2y}\end{array}\right],$

其中，α为缩放系数，θ为旋转系数，a为横坐标平移系数，b为纵坐标平移系数，P_1x、P_1y分别为至少两个监控点中第一个监控点在第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，Q_1x、Q_1y分别为第一个监控点在第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，P_2x、P_2y分别为至少两个监控点中第二个监控点在第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，Q_2x、Q_2y分别为第二个监控点在第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值。

优选地，当使用三个以上点的坐标值计算伸缩变化系数、旋转变换矩阵和平移变换列向量时，获取第一二维直角坐标系和第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数的方法还包括：通过最小二乘法得到缩放系数、旋转系数、平移系数在均方误差下的拟合值。

下面结合具体实例，对本申请实施例一所提供的方案做进一步说明：

图2是根据本发明实施例一的转换关系的获取方法流程图，该转换关系为GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，包含GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系、地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系、跟踪设备坐标信息与PTZ坐标信息之间的第三转换关系。

该实施例的转换关系的获取方法可以是上述实施例的目标跟踪方法中转换关系获取的一种优选实施方式。如图2所示，该转换关系的获取方法包括步骤如下：

步骤Sa：获取跟踪设备可视范围内至少两个监控点的GPS信息，并获取该GPS信息中的纬度数据和经度数据，其中，至少两个监控点中第一个监控点的纬度数据和经度数据分别为N₁和E₁，至少两个监控点中第二个监控点的纬度数据和经度数据分别为N₂和E₂；

步骤Sb：获取跟踪设备可视范围内该至少两个监控点的PTZ坐标信息，针对步骤Sa中选定的至少两个监控点，获取跟踪设备在锁定该选定点于图像中心时的PTZ信息，即为该选定点的PTZ坐标信息，其中，至少两个监控点中第一个监控点的P参数θ₁、T参数φ₁，至少两个监控点中第二个监控点的P参数θ₂、T参数φ₂；

步骤Sc：获取GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系；其中，步骤Sc又包括：

步骤Sc1：建立第一二维直角坐标系，其中，第一二维直角坐标系的坐标原点为至少两个监控点中的第一个监控点，第一二维直角坐标系的横纵轴分别指向正北和正西；

步骤Sc2：计算至少两个监控点中第一个监控点与坐标原点的纬度距离差d₁、经度距离差d₂，至少两个监控点中第二个监控点与坐标原定的纬度距离差d₃、经度距离差d₄的公式为：

d₁＝0，

d₂＝0，

$d_3=\frac{(N_2-N_1)}{180}\×\mathrm{\π}\×R,$

$d_4=\frac{(E_1-E_2)}{180}\×\mathrm{\π}\×R\×\cos (N_1/180\×\mathrm{\π}),$

其中，R为地球半径。

步骤Sc3：将至少两个监控点中每个监控点的纬度距离差和经度距离差转换为第一二维直角坐标系中的坐标值，第一比例系数为时，至少两个监控点中第一个监控点和第二个监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值P₁和P₂分别为：

P₁＝(0,0)

P_R＝((N_R-N₁),(E₁-E_R))×cos(N₁/180×π)。

步骤Sd：获取PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系，其中，步骤Sd又包括：

步骤Sd1：建立第二二维直角坐标系，第二二维直角坐标系以跟踪设备为原点；第二二维直角坐标系的横轴指向跟踪设备水平转动角度为90°时跟踪设备指向的方向，第二二维直角坐标系的纵轴指向跟踪设备水平转动角度为0°时跟踪设备指向的方向；

步骤Sd2：第一个监控点在第二二维直角坐标系的横轴分量d₅、纵轴分量d₆，以及第二个监控点在第二二维直角坐标系的横轴分量d₇、纵轴分量d₈的计算公式分别为：

d₅＝h/tan(φ₁/180×π)×sin(θ₁/180×π)

d₆＝h/tan(φ₁/180×π)×cos(θ₁/180×π)

d₇＝h/tan(φ₂/180×π)×sin(θ₂/180×π)

d₈＝h/tan(φ₂/180×π)×cos(θ₂/180×π)

步骤Sd3：将至少两个监控点中每个监控点的坐标分量转换为第二直角坐标系中的坐标值，第二比例系数为1/h，至少两个监控点中第一个监控点和第二个监控点在第二直角坐标系中的坐标值Q₁和Q₂分别为：

Q₁＝(1/tan(φ₁/180×π)×sin(θ₁/180×π)，

1/tan(φ₁/180×π)×cos(θ₁/180×π))

Q₂＝(1/tan(φ₂/180×π)×sin(θ₂/180×π),

1/tan(φ₂/180×π)×cos(θ₂/180×π))

其中，h为跟踪设备的高度。

步骤Se：获取地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系；其中，步骤Se又包括：

步骤Se1：读取跟踪设备画面中至少两个监控点在第一二维直角坐标系中的地面坐标信息P₁、P₂；

步骤Se2：读取至少两个监控点在第二二维直角坐标系中的跟踪设备坐标信息Q₁、Q₂；

步骤Se3：创建第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第二转换关系；其中，P₁与Q₁对应，P₂与Q₂对应，

具体的计算步骤包括：

步骤Se31：根据第一个监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值P₁，建立第三列向量为：[P_1x P_1y]^T，根据第一个监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值Q₁，建立第四列向量为：[Q_1x Q_1y]^T；

根据第二个监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值P₂，建立第五列向量为：[P_2x P_2y]^T，根据第二个监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值Q₂，建立第六列向量为：[Q_2x Q_2y]^T；

步骤Se32：创建第一列向量与第二列向量之间的对应关系：

$\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{1x}\\ P_{1y}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{1x}\\ Q_{1y}\end{array}\right],$

$\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{2x}\\ P_{2y}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{2x}\\ Q_{2y}\end{array}\right],$

其中，α为伸缩变换系数， $\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]$ 为旋转变换矩阵， $\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]$ 为平移变换列向量；

步骤Se33：根据步骤Se32创建的对应关系，计算第一二维直角坐标系与第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数，获得第二转换关系，其中，伸缩变换系数为缩放系数α，旋转变换矩阵中的旋转角度θ为旋转系数θ，平移变换列向量的两个元素相应的为横坐标平移系数a和纵坐标平移系数b。

优选地，步骤Se32涉及的对应关系可变形为：

$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{1x}& -P_{1y}& 1& 0\\ P_{1y}& P_{1x}& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\α}\cos \mathrm{\θ}\\ \mathrm{\α}\sin \mathrm{\θ}\\ a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{1x}\\ Q_{1y}\end{array}\right],$

$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{2x}& -P_{2y}& 1& 0\\ P_{2y}& P_{2x}& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\α}\cos \mathrm{\θ}\\ \mathrm{\α}\sin \mathrm{\θ}\\ a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{2x}\\ Q_{2y}\end{array}\right],$

将上述两个监控点的对应关系合并，可得：

$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{1x}& -P_{1y}& 1& 0\\ P_{1y}& P_{1x}& 0& 1\\ P_{2x}& -P_{2y}& 1& 0\\ P_{2y}& P_{2x}& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\α}\cos \mathrm{\θ}\\ \mathrm{\α}\sin \mathrm{\θ}\\ a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{1x}\\ Q_{1y}\\ Q_{2x}\\ Q_{2y}\end{array}\right],$

根据上式，在获取到Q₁、Q₂、P₁、P₂的情况下，可根据上述等式，求解出αcosθ、αsinθ、a、b共4个参数。

如果选择三个以上的点，则还可以通过最小二乘法得到αcosθ,αsinθ,a,b在均方误差下的拟合值，如下式所示：

$\left[\begin{array}{cccc}{P}_{1x}& -P_{1y}& 1& 0\\ P_{1y}& P_{1x}& 0& 1\\ P_{2x}& -P_{2y}& 1& 0\\ P_{2y}& P_{2x}& 0& 1\\ P_{3x}& -P_{3y}& 1& 0\\ P_{3y}& P_{3x}& 0& 1\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\α}\cos \mathrm{\θ}\\ \mathrm{\α}\sin \mathrm{\θ}\\ a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{1x}\\ Q_{1y}\\ Q_{2x}\\ Q_{2y}\\ Q_{3x}\\ Q_{3y}\\ .\\ .\\ .\end{array}\right],$

在通过步骤Sa～步骤Se，获得了GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系之后，保存该转换关系，并根据该转换关系，进一步实现目标跟踪。

基于根据上述实施例一的具体实例的目标跟踪的具体方法如下：

步骤Si；获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；设目标对象位于R点，则获取到的该R点GPS信息中的纬度数据为N_R，经度数据为E_R；

步骤Sj：根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

其中，步骤Sj又包括：

步骤Sj1：根据第一转换关系将当前获取到的目标对象的GPS信息转换为地面坐标信息；根据步骤Sc3中计算的第一转换关系，将目标对象的纬度数据为N_R，经度数据为E_R转换为第一二维直角坐标系中的坐标P_R为：

P_R＝((N_R-N₁),(E₁-E_R))×cos(N₁/180×π)，

其中，N₁和E₁为坐标原点的纬度数据和经度数据。

步骤Sj2：根据第二转换关系将转换得到的地面坐标信息转换为跟踪设备坐标信息；根据步骤Se得到的第一二维直角坐标系与第二二维直角坐标系之间的转换关系，将目标对象在第一二维直角坐标系中的坐标P_R，转换为其在第二二维直角坐标系的坐标

Q_R＝(P_Rx×αcosθ-P_Ry×αsinθ+a,P_Rx×αsinθ+P_Ry×αcosθ+b)，

其中，P_Rx为N_R-N₁，P_Ry为(E₁-E_R)×cos(N₁/180×π)，其中，αcosθ、αsinθ、a、b为步骤Se中求解出的参数。

步骤Sj3：根据第三转换关系将转换得到的跟踪设备坐标信息转换为跟踪设备的PTZ坐标信息。

根据步骤Sd中计算的PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的转换关系，当求出Q_R时，可得出该点对应的PTZ坐标信息为：

P坐标信息为：

P＝tan^-1(Q_Rx,Q_Ry)/π×180，

T坐标信息为：

$T={\tan }^{-1}(1,\sqrt{Q_{\mathrm{Rx}}\×Q_{\mathrm{Rx}}+Q_{\mathrm{Ry}}\×Q_{\mathrm{Ry}}})/\mathrm{\π}\×180.$

实施例二：

本发明实施例二还提供了一种目标跟踪装置。需要说明的是，本发明实施例二的目标跟踪装置可以用于执行本发明实施例一所提供的目标跟踪方法，本发明实施例一的目标跟踪方法也可以通过本发明实施例二所提供的目标跟踪装置来执行。

图3是根据本发明实施例二的目标跟踪装置的示意图。如图3所示，本发明实施例二的目标跟踪装置包括：

获取模块10，用于获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；

转换模块20，用于根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

控制模块30，用于根据目标对象的PTZ坐标信息调整跟踪设备，以控制跟踪设备监控目标对象。

优选地，在转换模块之前，装置还包括：

保存模块15，用于保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，其中，转换关系包括：GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系、地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系、PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系；

其中，地面坐标信息为第一位置在第一二维直角坐标系中的坐标值，跟踪设备坐标信息为第一位置在第二二维直角坐标系中的坐标值，第二二维直角坐标系以跟踪设备的立杆为原点。

优选地，转换模块20包括：

第一转换单元21，用于根据第一转换关系将当前获取到的目标对象的GPS信息转换为该目标对象对应的地面坐标信息；

第二转换单元22，用于根据第二转换关系将转换得到的该目标对象对应的地面坐标信息转换为该目标对象对应的跟踪设备坐标信息；

第三转换单元23，用于根据第三转换关系将转换得到的该目标对象对应的跟踪设备坐标信息转换为该目标对象对应的PTZ坐标信息。

优选地，计算得到GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系的单元包括：

第一建立子单元，用于建立第一二维直角坐标系，其中，第一二维直角坐标系的横纵轴分别指向正东、正西、正南、正北之中任意的两个方向；

第一读取子单元，用于读取第一二维直角坐标系的坐标原点的GPS信息，以及读取跟踪设备监控画面中监控点的GPS信息，GPS信息包括：纬度数据和经度数据；

第一创建子单元，用于创建监控点的GPS信息与监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第一转换关系，其中，第一转换关系用于表征监控点与坐标原点的纬度数据差值、经度数据差值，与监控点在第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值的对应关系。

优选地，计算得到PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系的单元包括：

第二建立子单元，用于建立第二二维直角坐标系，其中，第二二维直角坐标系以跟踪设备为原点；第二二维直角坐标系的横纵轴的方向分别为跟踪设备水平转动角度相差90°时，跟踪设备指向的方向；

第二读取子单元，用于读取跟踪设备画面中监控点的PTZ坐标信息；

第二创建子单元，用于创建监控点的PTZ坐标信息与监控点在第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第三转换关系。

优选地，计算得到地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系的单元包括第三读取单元，用于读取跟踪设备画面中至少两个监控点在第一二维直角坐标系中的地面坐标信息；

第四读取子单元，用于读取至少两个监控点在第二二维直角坐标系中的跟踪设备坐标信息；

第三创建子单元，用于创建第一二维直角坐标系中坐标值与第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取第二转换关系；

其中，第二转换关系用于表征同一监控点在第一二维直角坐标系中的坐标值与在第二二维直角坐标系中的坐标值的对应关系。

实施例三：

本发明实施例三还提供了一种目标跟踪系统。需要说明的是，本发明实施例三的目标跟踪系统可以用于执行本发明实施例一所提供的目标跟踪方法，本发明实施例一的目标跟踪方法也可以通过本发明实施例三所提供的目标跟踪系统来执行。

图4是根据本发明实施例三的目标跟踪系统的示意图。如图4所示，本发明实施例三的目标跟踪系统包括：

GPS模块1，用于获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；

处理器2，用于根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

跟踪设备3，用于根据目标对象的PTZ坐标信息监控目标对象。

可选的，处理器2可为独立的处理器，也可为集成于跟踪设备3中处理器。

优选地，处理器2执行本申请实施例一提供的目标跟踪方法：

步骤A，处理器2获取GPS模块1提供的目标对象的GPS信息，该目标对象为跟踪设备所监控的目标对象。

具体的，在上述步骤A中，跟踪设备能够通过PTZ参数进行控制的任何跟踪设备，该跟踪设备通常包含云台或者与云台连接的接口。目标对象上携带有GPS模块，且该模块的GPS信息能够被实时的获取。GPS信息为通过GPS模块接收到的信息，通过对GPS接收到的固定格式的数据进行提取，可获取目标对象的纬度数据和经度数据，其中，纬度数据可由纬度半球N即北半球和纬度半球S即南半球分为北纬数据和南纬数据，经度数据分由经度半球E即东经和经度半球W即西经分为东经数据和西经数据。跟踪目标位于跟踪设备的监控范围之内。

步骤C，处理器2根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

具体的，在上述步骤C中，PTZ坐标信息为跟踪设备将目标对象锁定于镜头视野中某一固定位置时，跟踪设备云台的PTZ参数。优选地，PTZ坐标信息为跟踪设备将目标对象锁定于镜头视野的中心位置时，跟踪设备云台的PTZ参数。预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，是跟踪设备可视范围之内任意点的GPS信息与PTZ坐标信息的相互转换关系，在该转换关系确定之后，目标对象某一位置的GPS信息与该位置的PTZ坐标信息均是唯一确定且相互对应的。因此，可以通过知晓目标对象运动轨迹中任意一点的GPS信息，得到该目标对象在该点的PTZ坐标信息。

步骤E，处理器2根据目标对象的PTZ坐标信息调整跟踪设备，以控制跟踪设备监控目标对象。

具体的，在上述步骤E中，当得到了目标对象GPS信息对应的PTZ坐标信息之后，跟踪设备云台根据该PTZ坐标信息调整跟踪设备的监控视角及监控倍率，将目标对象锁定。

优选地，在上述步骤C之前，处理器2还执行：

步骤B：保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，其中，转换关系包括：GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系、地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系、PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系；

具体的，在上述步骤B中，地面坐标信息为第一位置在第一二维直角坐标系中的坐标值，跟踪设备坐标信息为第一位置在第二二维直角坐标系中的坐标值，第二二维直角坐标系以跟踪设备的立杆为原点。其中，第一位置可为任意位置。跟踪设备坐标信息，与跟踪设备的具体地理位置无关，而是表征目标对象在基于跟踪设备建立的第二二维直角坐标系中的坐标信息。其中，第一二维直角坐标系和第二二维直角坐标系均为平行于地平面的二维直角坐标系。第一二维直角坐标系的坐标原点可为任意点，只要获知该坐标原点的GPS信息即可。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种目标跟踪方法，其特征在于，包括：

获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；

根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到所述目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

根据所述目标对象的PTZ坐标信息调整所述跟踪设备，以控制所述跟踪设备监控所述目标对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到所述目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息之前，所述方法还包括：

保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，其中，所述转换关系包括：所述GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系、所述地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系、所述PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系；

其中，所述地面坐标信息为第一二维直角坐标系中的坐标值，所述第一二维直角坐标系以地面为基准的平面上的任意一点为原点，所述跟踪设备坐标信息为第二二维直角坐标系中的坐标值，所述第二二维直角坐标系以所述跟踪设备的立杆为原点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到所述目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息的步骤包括：

根据所述第一转换关系将当前获取到的所述目标对象的GPS信息转换为所述目标对象对应的地面坐标信息；

根据所述第二转换关系将转换得到的所述目标对象对应的地面坐标信息转换为所述目标对象对应的跟踪设备坐标信息；

根据所述第三转换关系将转换得到的所述目标对象对应的跟踪设备坐标信息转换为所述目标对象对应的PTZ坐标信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系之前，获取所述GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系的步骤包括：

建立所述第一二维直角坐标系，其中，所述第一二维直角坐标系的横纵轴分别指向正东、正西、正南、正北之中任意的两个方向；

读取所述第一二维直角坐标系的坐标原点的GPS信息，读取所述跟踪设备监控画面中监控点的GPS信息，所述GPS信息包括：纬度数据和经度数据；

创建所述监控点的GPS信息与所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第一转换关系，

其中，所述第一转换关系用于表征所述监控点与所述坐标原点的纬度数据差值、经度数据差值，与所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值的对应关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下公式，计算所述监控点的GPS信息与所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系：

P_T＝(P_Tx,P_Ty)＝((N_T-N₀),(E₀-E_T)×cos(N₀/180×π))，

其中，P_T为所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的坐标值，P_Tx、P_Ty分别为所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，N₀和E₀分别为所述坐标原点的GPS信息中的纬度数据和经度数据，N_T和E_T分别为监控点的GPS信息中的纬度数据和经度数据。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在保存所述GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系之前，获取所述PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系的步骤包括：

建立第二二维直角坐标系，其中，所述第二二维直角坐标系的横纵轴的方向分别为所述跟踪设备水平转动角度相差90°时，所述跟踪设备指向的方向；

读取所述跟踪设备画面中监控点的PTZ坐标信息；

创建所述监控点的PTZ坐标信息与所述监控点在所述第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第三转换关系。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据如下公式，计算所述监控点的PTZ坐标信息与所述监控点在所述第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系：

其中，Q_T为所述监控点在所述第二二维直角坐标系中的坐标值，Q_Tx、Q_Ty分别为所述监控点在所述第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，θ_T为所述监控点的P参数，θ_y为指向所述第二二维直角坐标系纵轴时所述跟踪设备的水平转动角度，为所述监控点的T参数。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在保存所述GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系之前，获取所述地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系的步骤包括：

读取所述跟踪设备画面中至少两个监控点在所述第一二维直角坐标系中的地面坐标信息；

读取所述至少两个监控点在所述第二二维直角坐标系中的跟踪设备坐标信息；

创建所述第一二维直角坐标系中坐标值与所述第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第二转换关系；

其中，所述第二转换关系用于表征同一监控点在所述第一二维直角坐标系中的坐标值与在所述第二二维直角坐标系中的坐标值的对应关系。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，创建所述第一二维直角坐标系中坐标值与所述第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第二转换关系的步骤包括：

根据所述至少两个监控点中的每个监控点在所述第一二维直角坐标系和所述第二二维直角坐标系中的坐标值，分别建立基于该监控点的第一列向量和第二列向量；

创建所述第一列向量与所述第二列向量之间的对应关系，其中，该对应关系包括：所述第一列向量乘以伸缩变换系数、左乘旋转变换矩阵、并加上平移变换向量后，等于第二列向量，或者，所述第二列向量乘以伸缩变换系数、左乘旋转变换矩阵、并加上平移变换向量后，等于第一列向量；

计算所述第一二维直角坐标系与所述第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数，获得第二转换关系，其中，所述伸缩变换系数为所述缩放系数，所述旋转变换矩阵中的旋转角度为所述旋转系数，所述平移变换列向量的两个元素相应的为横坐标平移系数和纵坐标平移系数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据如下公式，计算所述第一二维直角坐标系与所述第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数的公式为：

$\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{1x}\\ P_{1y}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{1x}\\ Q_{1y}\end{array}\right],$

$\mathrm{\α}\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{P}_{2x}\\ P_{2y}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{2x}\\ Q_{2y}\end{array}\right],$

其中，α为缩放系数，θ为旋转系数，a为横坐标平移系数，b为纵坐标平移系数所述，P_1x、P_1y分别为所述至少两个监控点中第一个监控点在所述第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，Q_1x、Q_1y分别为所述第一个监控点在所述第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，P_2x、P_2y分别为所述至少两个监控点中第二个监控点在所述第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值，Q_2x、Q_2y分别为所述第二个监控点在所述第二二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，当使用三个以上监控点的坐标值时，获取所述第一二维直角坐标系和所述第二二维直角坐标系之间的缩放系数、旋转系数和平移系数的方法还包括：通过最小二乘法得到所述缩放系数、所述旋转系数、所述平移系数在均方误差下的拟合值。

12.一种目标跟踪装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；

转换模块，用于根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到所述目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

控制模块，用于根据所述目标对象的PTZ坐标信息调整所述跟踪设备，以控制所述跟踪设备监控所述目标对象。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述转换模块之前，所述装置还包括：

保存模块，用于保存GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，其中，所述转换关系包括：所述GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系、所述地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系、所述PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系；

其中，所述地面坐标信息为第一位置在第一二维直角坐标系中的坐标值，所述跟踪设备坐标信息为所述第一位置在第二二维直角坐标系中的坐标值，所述第二二维直角坐标系以所述跟踪设备的立杆为原点。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述转换模块包括：

第一转换单元，用于根据所述第一转换关系将当前获取到的所述目标对象的GPS信息转换为所述目标对象对应的地面坐标信息；

第二转换单元，用于根据所述第二转换关系将转换得到的所述目标对象对应的地面坐标信息转换为所述目标对象对应的跟踪设备坐标信息；

第三转换单元，用于根据所述第三转换关系将转换得到的所述目标对象对应的跟踪设备坐标信息转换为所述目标对象对应的的PTZ坐标信息。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述保存模块之前，获取所述GPS信息与地面坐标信息之间的第一转换关系的单元包括：

第一建立子单元，用于建立所述第一二维直角坐标系，其中，所述第一二维直角坐标系的横纵轴分别指向正东、正西、正南、正北之中任意的两个方向；

第一读取子单元，用于读取所述第一二维直角坐标系的坐标原点的GPS信息，以及读取所述跟踪设备监控画面中监控点的GPS信息，所述GPS信息包括：纬度数据和经度数据；

第一创建子单元，用于创建所述监控点的GPS信息与所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第一转换关系，其中，所述第一转换关系用于表征所述监控点与所述坐标原点的纬度数据差值、经度数据差值，与所述监控点在所述第一二维直角坐标系中的横坐标值、纵坐标值的对应关系。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述保存模块之前，获取所述PTZ坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第三转换关系的单元包括：

第二建立子单元，用于建立第二二维直角坐标系，其中，所述第二二维直角坐标系以所述跟踪设备为原点；所述第二二维直角坐标系的横纵轴的方向分别为所述跟踪设备水平转动角度相差90°时，所述跟踪设备指向的方向；

第二读取子单元，用于读取所述跟踪设备画面中监控点的PTZ坐标信息；

第二创建子单元，用于创建所述监控点的PTZ坐标信息与所述监控点在所述第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第三转换关系。

17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述保存模块之前，获取所述地面坐标信息与跟踪设备坐标信息之间的第二转换关系的单元包括：

第三读取单元，用于读取所述跟踪设备画面中至少两个监控点在所述第一二维直角坐标系中的地面坐标信息；

第四读取子单元，用于读取所述至少两个监控点在所述第二二维直角坐标系中的跟踪设备坐标信息；

第三创建子单元，用于创建所述第一二维直角坐标系中坐标值与所述第二二维直角坐标系中的坐标值之间的对应关系，获取所述第二转换关系，其中，所述第二转换关系用于表征同一监控点在所述第一二维直角坐标系中的坐标值与在所述第二二维直角坐标系中的坐标值的对应关系。

18.一种目标跟踪系统，其特征在于，包括：

GPS模块，用于获取跟踪设备所监控的目标对象的GPS信息；

处理器，用于根据预先保存的GPS信息与PTZ坐标信息之间的转换关系，得到所述目标对象的GPS信息所对应的PTZ坐标信息；

跟踪设备，用于根据所述目标对象的PTZ坐标信息监控所述目标对象。