CN106303411A - 一种动态目标跟踪装置 - Google Patents

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Abstract

一种动态目标跟踪装置，包括摄像头、角度旋转装置、报警装置、云端共享中心。摄像头与角度旋转装置安装连接，摄像头设置有电源接口，所述报警装置包括警示灯、蜂鸣器，所述警示灯、蜂鸣器均安装在摄像头的机体前端部位，所述摄像头的机体内置有跟踪处理器模块、硬盘刻录机，跟踪处理器模块与云端共享中心无线连接，多个该动态目标跟踪装置信息于云端共享中心汇聚和传递。本发明一种动态目标跟踪装置，首先可实现在实时场景中获取的图像存在光照变化和背景模糊的情况时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果，其次可实现在目标跟踪过程中，动态目标存在不规则运动、非刚性形变或是目标存在遮挡问题时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果。

Description

一种动态目标跟踪装置
技术领域
本发明涉及视频监控领域，具体是一种动态目标跟踪装置。
背景技术
随着网络技术、目标跟踪技术以及图像处理技术的迅猛发展。视频监控目前已成为研究热点，视频监控是指在没有人为干预的情况下，通过摄像头采集监控场景的视频图像序列，利用图像处理、视频分析以及模式识别等方法对采集到的图像进行自动分析，得到目标的运动参数，并以此作为主要依据控制摄像头始终指向目标实现对目标的连续跟踪，还可以判断目标的行为，并对异常情况作出反应。虽然对动态目标跟踪的研究已经进行了好多年，但是目前其仍然存在许多难以解决的问题，在实时场景中获取的图像容易受到很多因素的干扰。如：光照变化、背景模糊的影响等；同时在目标跟踪过程中，动态目标存在不规则运动、非刚性形变或是目标存在遮挡问题等，所以目前来说，开发出一种具有准确性、鲁棒性、实时性的动态目标跟踪装置是现在最需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种动态目标跟踪装置，首先可实现在实时场景中获取的图像存在光照变化和背景模糊的情况时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果，其次可实现在目标跟踪过程中，动态目标存在不规则运动、非刚性形变或是目标存在遮挡问题时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果。该动态目标跟踪装置是一种具有准确性、鲁棒性、实时性的动态目标跟踪装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种动态目标跟踪装置，包括摄像头、角度旋转装置、报警装置、云端共享中心。摄像头与角度旋转装置安装连接，摄像头设置有电源接口，所述报警装置包括警示灯、蜂鸣器，所述警示灯、蜂鸣器均安装在摄像头的机体前端部位，所述摄像头的机体内置有跟踪处理器模块、硬盘刻录机，跟踪处理器模块与云端共享中心无线连接，多个该动态目标跟踪装置信息于云端共享中心汇聚和传递。
所述跟踪处理器模块包括图像传感器、颜色跟踪控件、时空跟踪控件、尺度跟踪控件、目标信息提取控件、目标信息发送控件、目标信息接收控件。
所述图像传感器通过摄像头发来的实时图像信息，检测出跟踪目标的初始状态及目标的初始空间环境。
所述颜色跟踪控件通过颜色相似度将动态目标和目标背景分离开，仅对动态目标区域内的动态目标持续跟踪。
所述时空跟踪控件利用动态目标周围局部的时空环境，辅助进行动态目标的定位,并对动态目标持续跟踪。
所述尺度跟踪控件通过检测自身与动态目标中心点间的距离，辅助进行动态目标的定位，并对动态目标持续跟踪。
所述目标信息提取控件通过颜色跟踪控件、时空跟踪控件以及尺度跟踪控件分别反馈的动态目标持续跟踪状态间的相似度，提取相似度为85%以上的目标信息。
所述目标信息发送控件将目标信息提取控件中提取的动态目标信息，周期性发送至云端共享中心和硬盘录像机。
所述目标信息接收控件接收来自于云端共享中心的实时目标信息与目标信息提取控件中的动态目标实时信息做对比，若相似度为85%以上时，将以信号触发方式反馈给目标信息发送控件。
一种动态目标跟踪方法，当摄像头工作于图像采集时，会将实时图像信息发送给跟踪处理器模块和硬盘录像机，跟踪处理器模块会对该实时图像信息进行动态目标跟踪处理，提取动态目标信息发送到云端共享中心，实现动态目标信息实时共享，并制作信息备注报告发送到硬盘录像机并存储于硬盘中，硬盘录像机会将摄像头采集到的视频信号转变为数字信号并存储于硬盘中，云端共享中心也可以向跟踪处理器模块发布命令，云端共享中心发布目标信息，各个跟踪处理器模块将该目标信息与自身提取的动态目标信息进行对比，当相似度高达90%时自动开启报警装置。
本发明一种动态目标跟踪装置，技术效果如下：
1、通过跟踪处理器模块中颜色跟踪控件，利用颜色相似度将动态目标和目标背景分离开，仅对动态目标区域内的动态目标持续跟踪，不仅可实现外界环境导致背景模糊时对动态目标的持续跟踪，同时可实现动态目标出现非刚性形变时对动态目标的持续跟踪。
2、通过跟踪处理器模块中时空跟踪控件，利用动态目标周围局部的时空环境辅助进行动态目标的定位并对动态目标持续跟踪，实现了动态目标存在遮挡时对动态目标的持续跟踪。
3、通过跟踪处理器模块中尺度跟踪控件，利用检测自身与动态目标中心点间的距离辅助进行动态目标的定位并对动态目标持续跟踪，弥补了常规动态目标跟踪装置需要人工调控锁定跟踪区域的缺陷，不仅可实现动态目标存在不规则运动时对动态目标的持续跟踪，同时可实现目标所处环境的光照变化时对动态目标的持续跟踪。
4、具有角度旋转装置，实现多角度旋转追踪；具有报警装置实现重要信息的警报提醒；具有硬盘录像机实现目标信息备份；具有云端共享中心实现目标信息共享。
综上所述：所述的动态目标跟踪装置，首先可实现在实时场景中获取的图像存在光照变化和背景模糊的情况时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果，其次可实现在目标跟踪过程中，动态目标存在不规则运动、非刚性形变或是目标存在遮挡问题时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果，综上所述，所述的动态目标跟踪装置是一种具有准确性、鲁棒性、实时性的动态目标跟踪装置。
附图说明
图1为本发明的动态目标跟踪装置的结构示意图。
图2为本发明的动态目标跟踪装置的功能系统结构图。
图3为本发明的跟踪处理器模块3原理实现示意图。
图4（a）为本发明的颜色跟踪控件11跟踪采样区示意图一；
图4（b）为本发明的颜色跟踪控件11跟踪采样区示意图二；
图4（c）为本发明的颜色跟踪控件11跟踪采样区示意图三。
图5(a)为本发明的时空跟踪控件12跟踪采样区示意图一；
图5(b)为本发明的时空跟踪控件12跟踪采样区示意图二。
图6（a）为本发明的尺度跟踪控件13跟踪采样区示意图一；
图6（b）为本发明的尺度跟踪控件13跟踪采样区示意图二；
图6（c）为本发明的尺度跟踪控件13跟踪采样区示意图三。
具体实施方式
如图1所示，一种动态目标跟踪装置，包括摄像头1、角度旋转装置2、报警装置4、云端共享中心6。角度旋转装置2与摄像头1机体末端部位物理连接，电源接口7设置于摄像头1机体末端底部，为该装置整体提供供电来源，报警装置4由红色警示灯8和蜂鸣器9组成，红色警示灯8和蜂鸣器9均安装在摄像头1机体前端部位，警示灯8置于蜂鸣器9上方，跟踪处理器模块3和硬盘录像机5均电连接内置于摄像头1机体，跟踪处理器模块3与云端共享中心6无线连接，多个动态目标跟踪装置信息于云端共享中心6汇聚和传递。
工作原理
如图2所示动态目标跟踪装置功能系统结构图，当摄像头1工作于图像采集时，会将实时图像信息发送给跟踪处理器模块3和硬盘录像机5。跟踪处理器模块3会对该实时图像信息进行动态目标跟踪处理，提取动态目标信息发送到云端共享中心6实现动态目标信息实时共享，并制作信息备注报告发送到硬盘录像机5并存储于硬盘中。硬盘录像机5会将摄像头1采集到的视频信号转变为数字信号并存储于硬盘中。云端共享中心6也可以向跟踪处理器模块3发布命令，云端共享中心6发布目标信息，各个跟踪处理器模块3将该目标信息与自身提取的动态目标信息进行对比，当相似度高达90%时自动开启报警装置4。
所述的跟踪处理器模块3由图像传感器10、颜色跟踪控件11、时空跟踪控件12、尺度跟踪控件13、目标信息提取控件14、目标信息发送控件15、目标信息接收控件16组成。
图像传感器10采用ICX038AKA型图像传感器。
颜色跟踪控件11采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。
时空跟踪控件12采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。
尺度跟踪控件13采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。
目标信息提取控件14采用XC7A75T-2FGG484I 型FPGA芯片。
目标信息发送控件15采用2.4G无线网卡。
目标信息接收控件16采用2.4G无线网卡。
硬盘录像机5采用DC-8001K硬盘录像机。
报警装置4采用AD16-22SM型声光报警器。
如图3所示跟踪处理器模块原理实现示意图。当跟踪处理器模块3接收到摄像头1发来的实时图像信息时，首先由图像传感器10检测出跟踪目标的初始状态及目标的初始空间环境，然后同时由颜色跟踪控件11、时空跟踪控件12、尺度跟踪控件13从不同角度同时对动态目标进行持续跟踪，再由目标信息提取控件14依据颜色跟踪控件11、时空跟踪控件12以及尺度跟踪控件13分别反馈的动态目标持续跟踪状态间的相似度，提取相似度为85%以上的目标信息，最后通过目标信息发送控件15将目标信息提取控件14中提取的动态目标信息，周期性发送至云端共享中心6和硬盘录像机5，然而，当目标信息发送控件15接收到来至于目标信息接收控件16的反馈信号时，立即将触发报警装置4，同时立即将信息发送至云端共享中心6，因为目标信息接收控件16可接收来自于云端共享中心6的实时目标信息，并与目标信息提取控件14中的动态目标实时信息做对比，若相似度为85%以上时就会将以信号触发方式反馈给目标信息发送控件15。
所述的图像传感器10通过摄像头1发来的实时图像信息检测出跟踪目标的初始状态及目标的初始空间环境。
所述的颜色跟踪控件11通过颜色相似度将动态目标和目标背景分离开，仅对动态目标区域内的动态目标持续跟踪，跟踪采样区示意图如图4（a）~图4（c）所示，黄色框内是跟踪采样有效区，由于颜色跟踪控件11的跟踪采样区仅为动态目标和目标背景分离后的动态目标区域，即目标背景完全不影响跟踪效果，实现了外界环境导致背景模糊时对动态目标的持续跟踪，并且由于颜色跟踪控件11是通过颜色相似度来对动态目标进行跟踪，所以当动态目标出现非刚性形变时目标颜色相似度并不会发生改变，实现了动态目标出现非刚性形变时对动态目标的持续跟踪。
所述的时空跟踪控件12通过利用动态目标周围局部的时空环境辅助进行动态目标的定位并对动态目标持续跟踪，跟踪采样区示意图如图5(a)～图5(b)所示，黄色框内是动态目标跟踪采样有效区，红色框内是动态目标时空环境跟踪采样有效区，动态目标运动时，目标周围的局部场景存在着很强的时空关系，当目标存在着严重的遮挡，导致目标的外观发生了很大的变化，然而目标时空环境通常只会有一小部分是被阻挡的，整体的时空环境区域仍然是保持相似的，如图5中所示的蓝色框区域为时空环境相似区域，实现了动态目标存在遮挡时对动态目标的持续跟踪。
所述的尺度跟踪控件13通过检测自身与动态目标中心点间的距离辅助进行动态目标的定位并对动态目标持续跟踪，跟踪采样区示意图如图6（a）~图6（c）所示，黄色框内是动态目标跟踪采样有效区，红色圆点是动态目标跟踪采样中心有效点，不论动态目标如何运动都可以利用检测出的距离自动调节跟踪区域，持续将动态目标中心点置于跟踪区域中心点，弥补了常规动态目标跟踪装置需要人工调控锁定跟踪区域的缺陷，实现了动态目标存在不规则运动时对动态目标的持续跟踪，同时由于尺度跟踪控件13是通过检测自身与动态目标中心点间的距离辅助进行动态目标的定位，并不受到目标所处环境的光照变化影响，实现了目标所处环境的光照变化时对动态目标的持续跟踪。
所述的目标信息提取控件14通过颜色跟踪控件11、时空跟踪控件12以及尺度跟踪控件13分别反馈的动态目标持续跟踪状态间的相似度，提取相似度为85%以上的目标信息。
所述的目标信息发送控件15将目标信息提取控件14中提取的动态目标信息，周期性发送至云端共享中心6和硬盘录像机5，当目标信息发送控件15接收到来至于目标信息接收控件16的反馈信号时，立即将触发报警装置4，同时立即将信息发送至云端共享中心6。
所述的目标信息接收控件16接收来自于云端共享中心6的实时目标信息与目标信息提取控件14中的动态目标实时信息做对比，若相似度为85%以上时将以信号触发方式反馈给目标信息发送控件15。
本发明一种动态目标跟踪装置，首先，可实现在实时场景中获取的图像存在光照变化和背景模糊的情况时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果，其次可实现在目标跟踪过程中，动态目标存在不规则运动、非刚性形变或是目标存在遮挡问题时，依旧对动态目标进行良好的持续跟踪效果，综上所述，所述的动态目标跟踪装置是一种具有准确性、鲁棒性、实时性的动态目标跟踪装置。

Claims (3)

1.一种动态目标跟踪装置，包括摄像头（1）、角度旋转装置（2）、报警装置（4）、云端共享中心（6），其特征在于：摄像头（1）与角度旋转装置（2）安装连接，摄像头（1）设置有电源接口（7），所述报警装置（4）包括警示灯（8）、蜂鸣器（9），所述警示灯（8）、蜂鸣器（9）均安装在摄像头（1）的机体前端部位，所述摄像头（1）的机体内置有跟踪处理器模块（3）、硬盘刻录机（5），跟踪处理器模块（3）与云端共享中心（6）无线连接，多个该动态目标跟踪装置信息于云端共享中心（6）汇聚和传递。
2.根据权利要求1所述一种动态目标跟踪装置，其特征在于：所述跟踪处理器模块（3）包括图像传感器（10）、颜色跟踪控件（11）、时空跟踪控件（12）、尺度跟踪控件（13）、目标信息提取控件（14）、目标信息发送控件（15）、目标信息接收控件（16）；
所述图像传感器（10）通过摄像头（1）发来的实时图像信息，检测出跟踪目标的初始状态及目标的初始空间环境；
所述颜色跟踪控件（11）通过颜色相似度将动态目标和目标背景分离开，仅对动态目标区域内的动态目标持续跟踪；
所述时空跟踪控件（12）利用动态目标周围局部的时空环境，辅助进行动态目标的定位,并对动态目标持续跟踪；
所述尺度跟踪控件（13）通过检测自身与动态目标中心点间的距离，辅助进行动态目标的定位，并对动态目标持续跟踪；
所述目标信息提取控件（14）通过颜色跟踪控件（11）、时空跟踪控件（12）以及尺度跟踪控件（13）分别反馈的动态目标持续跟踪状态间的相似度，提取相似度为85%以上的目标信息；
所述目标信息发送控件（15）将目标信息提取控件（14）中提取的动态目标信息，周期性发送至云端共享中心（6）和硬盘录像机（5）；
所述目标信息接收控件（16）接收来自于云端共享中心（6）的实时目标信息与目标信息提取控件（14）中的动态目标实时信息做对比，若相似度为85%以上时，将以信号触发方式反馈给目标信息发送控件（15）。
3.采用如权利要求1或2所述一种动态目标跟踪装置的动态目标跟踪方法，其特征在于：当摄像头（1）工作于图像采集时，会将实时图像信息发送给跟踪处理器模块（3）和硬盘录像机（5），跟踪处理器模块（3）会对该实时图像信息进行动态目标跟踪处理，提取动态目标信息发送到云端共享中心（6），实现动态目标信息实时共享，并制作信息备注报告发送到硬盘录像机（5）并存储于硬盘中，硬盘录像机（5）会将摄像头（1）采集到的视频信号转变为数字信号并存储于硬盘中，云端共享中心（6）也可以向跟踪处理器模块（3）发布命令，云端共享中心（6）发布目标信息，各个跟踪处理器模块（3）将该目标信息与自身提取的动态目标信息进行对比，当相似度高达90%时自动开启报警装置（4）。
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