CN106713740B - 定位跟踪摄像方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种定位跟踪摄像方法与系统，获取单个摄像头的摄像图像，对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体，获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面，确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值，根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。整个过程中，获取单个摄像头的摄像图像，自动对摄像图像中的物体进行跟踪识别，无需外部信号输入控制，另外，记录目标物体的特写画面在总画面中的位置，并计算显示该特写画面的放大倍数，能够有效、准确捕捉定位跟踪摄像过程中的细节镜头，能够针对目标物体进行细节性显示。
Description
技术领域
本发明涉及摄像技术领域，特别是涉及定位跟踪摄像方法与系统。
背景技术
随着生活水平的提高，越来越多的定位跟踪摄像技术应用到实际生产生活中给人们带来了巨大的便捷，例如目前流行的视频会议、远程课堂以及赛事直播等。
目前，为实现定位跟踪摄像功能大致有两种方式，一种是采用多个摄像机，每个摄像机负责拍摄一定区域范围内的图像数据，再由计算机或芯片(控制器)来协调控制各个摄像机，以使各个摄像机协调工作，实现定位跟踪摄像；另一种是采用单个摄像机、步进电机以及驱动云台，由驱动云台发出控制指令至步进电机，以调整摄像机拍摄角度与位置，从而实现定位跟踪摄像。
上述两个定位跟踪摄像方式的实现过程都比较复杂，需要借助额外的硬件设备或者软件系统平台。另外，其无法针对目标物体进行细节性显示，这样定位跟踪摄像将会丢失许多细节，导致某些情况下关键内容无法展示给用户。
发明内容
基于此，有必要针对一般定位跟踪摄像方式实现复杂且无法针对目标物体进行细节性显示的问题，提供一种简单且能够针对目标物体进行细节性显示的定位跟踪摄像方法与系统。
一种定位跟踪摄像方法，包括步骤：
获取单个摄像头的摄像图像；
对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体；
获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面；
确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值；
根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。
一种定位跟踪摄像系统，包括：
获取模块，用于获取单个摄像头的摄像图像；
对比跟踪模块，用于对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体；
特写画面截取模块，用于获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面；
计算模块，用于确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值；
放大倍数确定模块，用于根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。
本发明定位跟踪摄像方法与系统，获取单个摄像头的摄像图像，对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体，获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面，确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值，根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。整个过程中，获取单个摄像头的摄像图像，自动对摄像图像中的物体进行跟踪识别，无需外部信号输入控制，另外，记录目标物体的特写画面在总画面中的位置，并计算显示该特写画面的放大倍数，能够有效、准确捕捉定位跟踪摄像过程中的细节镜头，能够针对目标物体进行细节性显示。
附图说明
图1为本发明定位跟踪摄像方法第一个实例的流程示意图；
图2为特写画面在总画面中的位置示意图；
图3为本发明定位跟踪摄像方法第二个实例的流程示意图；
图4为本发明定位跟踪摄像系统第一个实例的结构示意图；
图5为本发明定位跟踪摄像系统第二个实例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种定位跟踪摄像方法，包括步骤：
S100：获取单个摄像头的摄像图像。
在这里直接采用单个摄像头拍摄图像，能够简化整个方案实现过程，降低在实际应用中实施成本。单个摄像头的摄像图像可以直接从该摄像头输出的摄像图像数据流中直接获取。非必要的，为了获取准确的摄像图像，还可以对获取的摄像图像进行校正处理。
S200：对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体。
在获取摄像图像后，为实现定位跟踪功能需要对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体。在这里所指的物体包括人和一些环境物体，例如出现在摄像图像中课桌、箱子等。以多媒体教室录课为例，摄像图像中的物体包括但不限于教师、学生、黑板、课桌以及投影仪等。物体识像对比可以采用将摄像图像与预设特征库比对，来识别摄像图像中的物体。在预设特征库可以基于不同应用场景进行设定，例如在多媒体录课中，针对教师特征可以包括移动的、人、其位置为讲台上，另外还可以采用人脸识别等辅助识别技术实现物体识像对比过程。
S300：获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面。
将摄像图像显示，即可获取的摄像图像的总画面。在步骤S200中定位跟踪的物体中锁定当前的目标物体，具体来说，目标物体选择可以是用户指定当前目标物体或者是根据应用场景需求自动锁定，又或是对所有物体逐一作为目标物体进行相同操作。在锁定目标物体之后，截取目标物体的特写画面。
S400：确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值。
如图2所示，特写画面在总画面中的位置可以采用坐标系方式来确定，即以总画面的长宽分别作为坐标轴，建立坐标系，获取特写画面的预设固定位置在总画面中的位置。例如以特写画面的左上角为固定位置，获取该左上角在总画面中的位置(x，y)，预设固定位置还可以为左下角、右上角、右下角以及中心等位置。基于特写画面的尺寸可以计算特写画面的面积，基于总画面的尺寸可以计算总画面的面积，在计算总画面与特写画面的面积比值。继续以多媒体教室录课为例，当目标物体为教师时，截取教师的特写画面，摄像图像的总画面面积为60厘米*60厘米，特写画面尺寸为20厘米*10厘米，则计算总画面与特写画面的面积比值为60*60/20*10＝18。
S500：根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。
基于步骤S400的面积比值，确定当需切换显示特写画面的放大倍数。在实际应用中，有可能由于面积比值过大，如果将该面积比值作为放大倍数会由于图像拍摄像素有限反而导致特写画面显示不清楚，对此，可以设定一个阈值，当面积比值大于阈值时，将该阈值作为放大倍数，当面积比值小于该阈值时，将面积比值作为放大倍数。例如阈值可以设定为30，当总画面与特写画面的面积比值为50时，放大倍数为30；当总画面与特写画面的面积比值为20时，放大倍数为20。
本发明定位跟踪摄像方法，获取单个摄像头的摄像图像，对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体，获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面，确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值，根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。整个过程中，获取单个摄像头的摄像图像，自动对摄像图像中的物体进行跟踪识别，无需外部信号输入控制，另外，记录目标物体的特写画面在总画面中的位置，并计算显示该特写画面的放大倍数，能够有效、准确捕捉定位跟踪摄像过程中的细节镜头，能够针对目标物体进行细节性显示。
如图3所示，在其中一个实施例中，步骤S100之后还包括：
S120：对摄像图像进行校正处理。
对摄像图像进行校正处理，这样可以确保摄像图像更加准确，可以给用户带来更加清晰的画面。具体来说，整个过程可以为：获取摄像图像→进行基于数字信号处理的校正→获取校正之后摄像图像。
在其中一个实施例中，对摄像图像进行校正处理的步骤包括：
步骤一：获取摄像图像的图像中心点标定。
步骤二：根据图像中心点标定，计算SVM(SVM Support Vector Machine，支持向量机)回归径向距离。
步骤三：根据SVM回归径向距离，生成坐标映射表。
步骤四：根据坐标映射表，对摄像图像进行校正处理。
在实际操作中，坐标映射表还可以是基于历史经验数据直接获取。若为该种情况可以直接执行上述步骤四，即可实现对摄像图像校正。
如图3所示，在其中一个实施例中，步骤S200包括：
S220：对摄像图像进行实时画面捕获，获得实时画面捕获结果。
S240：将实时画面捕获结果与预设物体特征库比对。
S260：获取当前特征比对结果与缓存。
S280：根据当前特征比对结果与缓存，跟踪识别摄像图像中的物体。
具体来说，预设特征库内包含有多种类型特种，例如面部特征(人脸识别)、外形特征、移动轨迹特征等等。采用对比预设特征库的方式能够高效、准确跟踪识别摄像图像中的物体。
如图4所示，一种定位跟踪摄像系统，包括：
获取模块100，用于获取单个摄像头的摄像图像。
对比跟踪模块200，用于对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体。
特写画面截取模块300，用于获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面。
计算模块400，用于确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值。
放大倍数确定模块500，用于根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。
本发明定位跟踪摄像系统，获取模块100获取单个摄像头的摄像图像，对比跟踪模块200对摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别摄像图像中的物体，特写画面截取模块300获取摄像图像的总画面，锁定物体中的目标物体，并截取目标物体的特写画面，计算模块400确定特写画面在总画面中的位置，并计算总画面与特写画面的面积比值，放大倍数确定模块500根据面积比值确定显示目标物体的特写画面的放大倍数。整个过程中，获取单个摄像头的摄像图像，自动对摄像图像中的物体进行跟踪识别，无需外部信号输入控制，另外，记录目标物体的特写画面在总画面中的位置，并计算显示该特写画面的放大倍数，能够有效、准确捕捉定位跟踪摄像过程中的细节镜头，能够针对目标物体进行细节性显示。
如图5所示，在其中一个实施例中，定位跟踪摄像系统还包括：
校正模块120，用于对摄像图像进行校正处理。
在其中一个实施例中，校正模块120包括：
获取单元，用于获取摄像图像的图像中心点标定。
计算单元，用于根据图像中心点标定，计算SVM回归径向距离。
映射表生成单元，用于根据SVM回归径向距离，生成坐标映射表。
校正单元，用于根据坐标映射表，对摄像图像进行校正处理。
在其中一个实施例中，放大倍数确定模块500包括：
第一放大倍数确定单元，用于当面积比值大于预设阈值时，确定预设阈值为显示目标物体的特写画面的放大倍数；
第二放大倍数确定单元，用于当面积比值小于或等于预设阈值时，确定面积比值为显示目标物体的特写画面的放大倍数。
如图5所示，在其中一个实施例中，对比跟踪模块200包括：
实时捕捉单元220，用于对摄像图像进行实时画面捕获，获得实时画面捕获结果。
特征比对单元240，用于将实时画面捕获结果与预设物体特征库比对。
缓存单元260，用于获取当前特征比对结果与缓存。
比对跟踪单元280，用于根据当前特征比对结果与缓存，跟踪识别摄像图像中的物体。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种定位跟踪摄像方法，其特征在于，包括步骤：
获取单个摄像头的摄像图像；
对所述摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别所述摄像图像中的物体；
获取所述摄像图像的总画面，锁定所述物体中的目标物体，并截取所述目标物体的特写画面；
确定所述特写画面在所述总画面中的位置，并计算所述总画面与所述特写画面的面积比值；
根据所述面积比值确定显示所述目标物体的特写画面的放大倍数；
所述物体包括人和环境物体；
所述根据所述面积比值确定显示所述目标物体的特写画面的放大倍数的步骤包括：
当所述面积比值大于预设阈值时，确定所述预设阈值为显示所述目标物体的特写画面的放大倍数；
当所述面积比值小于或等于预设阈值时，确定所述面积比值为显示所述目标物体的特写画面的放大倍数。
2.根据权利要求1所述的定位跟踪摄像方法，其特征在于，所述获取单个摄像头的摄像图像的步骤之后还包括：
对所述摄像图像进行校正处理。
3.根据权利要求2所述的定位跟踪摄像方法，其特征在于，所述对所述摄像图像进行校正处理的步骤包括：
获取所述摄像图像的图像中心点标定；
根据所述图像中心点标定，计算SVM回归径向距离；
根据所述SVM回归径向距离，生成坐标映射表；
根据所述坐标映射表，对所述摄像图像进行校正处理。
4.根据权利要求1所述的定位跟踪摄像方法，其特征在于，所述对所述摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别所述摄像图像中的物体的步骤包括：
对所述摄像图像进行实时画面捕获，获得实时画面捕获结果；
将所述实时画面捕获结果与预设物体特征库比对；
获取当前特征比对结果与缓存；
根据所述当前特征比对结果与缓存，跟踪识别所述摄像图像中的物体。
5.一种定位跟踪摄像系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取单个摄像头的摄像图像；
对比跟踪模块，用于对所述摄像图像进行物体识像对比，跟踪识别所述摄像图像中的物体；
特写画面截取模块，用于获取所述摄像图像的总画面，锁定所述物体中的目标物体，并截取所述目标物体的特写画面；
计算模块，用于确定所述特写画面在所述总画面中的位置，并计算所述总画面与所述特写画面的面积比值；
放大倍数确定模块，用于根据所述面积比值确定显示所述目标物体的特写画面的放大倍数；
所述物体包括人和环境物体；
所述放大倍数确定模块包括：
第一放大倍数确定单元，用于当所述面积比值大于预设阈值时，确定所述预设阈值为显示所述目标物体的特写画面的放大倍数；
第二放大倍数确定单元，用于当所述面积比值小于或等于预设阈值时，确定所述面积比值为显示所述目标物体的特写画面的放大倍数。
6.根据权利要求5所述的定位跟踪摄像系统，其特征在于，还包括：
校正模块，用于对所述摄像图像进行校正处理。
7.根据权利要求6所述的定位跟踪摄像系统，其特征在于，所述校正模块包括：
获取单元，用于获取所述摄像图像的图像中心点标定；
计算单元，用于根据所述图像中心点标定，计算SVM回归径向距离；
映射表生成单元，用于根据所述SVM回归径向距离，生成坐标映射表；
校正单元，用于根据所述坐标映射表，对所述摄像图像进行校正处理。
8.根据权利要求5所述的定位跟踪摄像系统，其特征在于，所述对比跟踪模块包括：
实时捕捉单元，用于对所述摄像图像进行实时画面捕获，获得实时画面捕获结果；
特征比对单元，用于将所述实时画面捕获结果与预设物体特征库比对；
缓存单元，用于获取当前特征比对结果与缓存；
比对跟踪单元，用于根据所述当前特征比对结果与缓存，跟踪识别所述摄像图像中的物体。
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