CN107977981A - 一种运动目标跟踪方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种运动目标跟踪方法及装置，所述方法包括：获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；确定跟踪摄像头的当前视场角；根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。应用本发明实施例，提高了运动目标在平面图像上的随动性。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控领域，特别涉及一种运动目标跟踪方法及装置。
背景技术
运动目标跟踪是利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解，在不需要人为干预的情况下，通过对序列图像自动分析，对监控场景中的运动目标进行定位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断目标的行为，在异常情况发生时及时发出警报或提供有用信息，有效地协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。
目前，针对目标的跟踪往往包括两个阶段，首先是目标的检测，其次是目标的跟踪。为了实现跟踪运动目标的目的，该运动目标的跟踪方法中，需要反复计算运动目标到指定点的距离，也就是，反复将运动目标在图像中的平面坐标(也就是在图像坐标系下的坐标)转换为在世界坐标系下的坐标，根据世界坐标系下的坐标，计算出运动目标到指定点的距离。这使得运动目标跟踪的计算复杂度较高，导致运动目标在平面图像上的随动性差。
发明内容
本发明实施例公开了一种运动目标跟踪方法及装置，以提高运动目标在平面图像上的随动性。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种运动目标跟踪方法，所述方法包括：
获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；
确定跟踪摄像头的当前视场角；
根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，以使所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。
可选的，所述获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标的步骤，包括：
获取运动目标在当前图像中的坐标；
对所获取的坐标进行变权处理，确定当前平面坐标。
可选的，所述平面速度包括：平面水平速度和平面垂直速度；所述转动角速度包括：水平转动角速度和垂直转动角速度；所述视场角包括：水平视场角和垂直视场角；
所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系，包括：预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系、和预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度的步骤，包括：
根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述确定跟踪摄像头的当前视场角的步骤，包括：
根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角；
所述根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度的步骤，包括：
根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。
可选的，在所述获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标的步骤之后，所述方法还包括：
判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标在水平方向上是否位于图像中心点的同一侧；若为否，对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；若为是，执行根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度的步骤；
判断当前平面垂直坐标与上一次获取的平面垂直坐标在垂直方向上是否位于图像中心点的同一侧；若为否，对上一次确定的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；若为是，执行根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤。
可选的，所述对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度的步骤，或所述对上一确定的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤，包括：
根据以下公式，分别确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度：
V0＝k*V1；
其中，当V0为当前平面水平速度时，V1为上一次确定的平面水平速度；当V0为当前平面垂直速度时，V1为上一次确定的平面垂直速度；k为预设参数，0<k<1。
可选的，所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系包括：预设的针对每种速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，和预设的针对每种速度等级的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤，包括：
分别确定所述运动目标在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级；
根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
可选的，在所述根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤之后，所述方法还包括：
重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
分别判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；
若为否，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
可选的，所述调整所述运动目标的速度等级的步骤，包括：
当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在水平方向上的速度等级；当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在水平方向上的速度等级；
当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在垂直方向上的速度等级；当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在垂直方向上的速度等级。
可选的，当分别判定上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离在预设范围内、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内时，所述方法还包括：
将上一次获取的平面坐标确定为初始平面坐标；
重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
当分别确定初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内、初始平面垂直坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
可选的，在所述调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止的步骤之后，所述方法还包括：
分别将所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度提高预设值，以使所述跟踪摄像头按照提高后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标；
重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
当所述运动目标移动至当前图像的中心位置时，分别将当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度降低所述预设值，以使所述跟踪摄像头按照降低后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标。
可选的，所述根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角的步骤，包括：
根据以下公式，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角：
其中，β为预设标准仰角，γ为跟踪摄像头的当前仰角，当为所述标准仰角对应标准水平视场角时，为所述跟踪摄像头的当前水平视场角；当为所述标准仰角对应标准垂直视场角时，为所述跟踪摄像头的当前垂直视场角。
可选的，在所述根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角的步骤之后，所述方法还包括：
根据预设的视场角与放大倍率的对应关系，分别确定当前水平视场角对应的当前水平放大倍率和当前垂直视场角对应的当前垂直放大倍率；
根据当前水平放大倍率和当前垂直放大倍率，采集下一帧图像。
可选的，所述根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度的步骤，包括：
根据以下公式，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度：
其中，当V为当前平面水平速度时，S为当前图像的水平宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度，为当前水平视场角；当V为当前平面垂直速度时，S为当前图像的垂直宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前垂直转动角速度，为当前垂直视场角。
为达到上述目的，本发明实施例还公开了一种运动目标跟踪装置，所述装置包括：
坐标获取单元，用于获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
平面速度确定单元，用于根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；
视场角确定单元，用于确定跟踪摄像头的当前视场角；
角速度确定单元，用于根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，以使所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。
可选的，所述坐标获取单元，具体用于：
获取运动目标在当前图像中的坐标；对所获取的坐标进行变权处理，确定当前平面坐标。
可选的，所述平面速度包括：平面水平速度和平面垂直速度；所述转动角速度包括：水平转动角速度和垂直转动角速度；所述视场角包括：水平视场角和垂直视场角；
所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系，包括：预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系、和预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述平面速度确定单元，具体用于根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述视场角确定单元，具体用于根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角；
所述角速度确定单元，具体用于根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。
可选的，所述装置还包括：
同侧判断单元，用于判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标在水平方向上是否位于图像中心点的同一侧；
降速单元，用于在所述同侧判断单元判断结果为否的情况下，对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；
所述平面速度确定单元具体用于：在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；
所述同侧判断单元，还用于判断当前平面垂直坐标与上一次确定的平面垂直坐标在垂直方向上是否位于图像中心点的同一侧；
所述降速单元，还用于在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，对上一次获取的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述平面速度确定单元具体用于：在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
可选的，所述降速单元，具体用于：
根据以下公式，分别确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度：
V0＝k*V1；
其中，当V0为当前平面水平速度时，V1为上一次确定的平面水平速度；当V0为当前平面垂直速度时，V1为上一次确定的平面垂直速度；k为预设参数，0<k<1。
可选的，所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系包括：预设的针对每种速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，和预设的针对每种速度等级的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述平面速度确定单元，包括：
等级确定子单元，用于分别确定所述运动目标在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级；
平面速度确定子单元，用于根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
可选的，所述坐标获取单元，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
所述装置还包括：
距离判断单元，用于分别判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；
等级调整单元，用于在所述距离判断单元判断结果为否的情况下，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
可选的，所述等级调整单元，具体用于：
当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在水平方向上的速度等级；当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在水平方向上的速度等级；
当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在垂直方向上的速度等级；当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在垂直方向上的速度等级。
可选的，所述装置还包括：
坐标确定单元，用于当分别判定上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离在预设范围内、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内时，将上一次获取的平面坐标确定为初始平面坐标；
所述坐标获取单元，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
所述等级调整单元，还用于当分别确定初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内、初始平面垂直坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
可选的，所述装置还包括：
角速度提高单元，用于在调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止之后，分别将所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度提高预设值，以使所述跟踪摄像头按照提高后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标；
所述坐标获取单元，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
角速度降低单元，用于当所述运动目标移动至当前图像的中心位置时，分别将当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度降低所述预设值，以使所述跟踪摄像头按照降低后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标。
可选的，所述视场角确定单元，具体用于：
根据以下公式，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角：
其中，β为预设标准仰角，γ为跟踪摄像头的当前仰角，当为所述标准仰角对应标准水平视场角时，为所述跟踪摄像头的当前水平视场角；当为所述标准仰角对应标准垂直视场角时，为所述跟踪摄像头的当前垂直视场角。
可选的，所述装置还包括：
倍率确定单元，用于在根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角之后，根据预设的视场角与放大倍率的对应关系，分别确定当前水平视场角对应的当前水平放大倍率和当前垂直视场角对应的当前垂直放大倍率；
图像采集单元，用于根据当前水平放大倍率和当前垂直放大倍率，采集下一帧图像。
可选的，所述角速度确定单元，具体用于：
根据以下公式，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度：
其中，当V为当前平面水平速度时，S为当前图像的水平宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度，为当前水平视场角；当V为当前平面垂直速度时，S为当前图像的垂直宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前垂直转动角速度，为当前垂直视场角。
本发明实施例提供了一种运动目标跟踪方法及装置，获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；确定跟踪摄像头的当前视场角；根据当前平面速度和当前视场角，确定跟踪摄像头的当前转动角速度，跟踪摄像头根据当前转动角速度跟踪运动目标。可见，应用本发明实施例不需要图像坐标系和世界坐标系的反复转换，直接根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系确定当前平面速度，进而确定跟踪摄像头的当前转动角速度，计算复杂度较低，更容易实现目标的持续跟踪，提高了运动目标在平面图像上的随动性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施提供的一种运动目标跟踪方法的流程示意图；
图2为本发明实施中使用的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系曲线示意图；
图3为本发明实施中跟踪摄像头悬挂模型示意图；
图4为本发明实施中运动目标的在平面图像上的运动示意图；
图5为本发明实施提供的另一种运动目标跟踪方法的流程示意图；
图6为本发明实施中使用的多速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系曲线示意图；
图7为本发明实施中根据多速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系确定平面水平速度的示意图；
图8为本发明实施提供的一种运动目标跟踪装置的结构示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
参考图1，图1为本发明实施提供的一种运动目标跟踪方法的流程示意图，该方法包括：
S101：获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
在本发明的的一个实施例中，上述获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标，可以包括：
S01、获取运动目标在当前图像中的坐标；
这里，图像坐标系可以以图像的中心点为原点，坐标分为水平坐标和垂直坐标，此时，可以将水平坐标理解为水平方向上运动目标到中心点的距离，将垂直坐标理解为垂直方向上运动目标到中心点的距离。
S02、对所获取的坐标进行变权处理，确定当前平面坐标。
在本发明的一个实施例中，获取到的图像大小可以是不同，如当前获取到的图像的大小为124*124(像素点)，下一次获取到的图像大小为256*256(像素点)，此时图像标准不同，建立图像坐标系得到的坐标的标准也不同，为了便于后续处理确定速度，可以对图像大小进行变权处理，具体可以为归一化处理，可以理解为：将获取到的坐标转换为针对同一图像标准的坐标。如：将获取到的图像大小都转换为256*256(像素点)，也就是，若图像坐标系以图像的中心点为原点，在水平和垂直方向上的取值范围为[-127,127]。
在本发明的另一个实施例中，测量的坐标可能存在误差，也就是，图像数据中含有噪声和杂波，为提高确定的坐标的精度，可以在本次确定的坐标与上一次获取的坐标的差值超出预设阈值的情况下，也就是，在确定图像数据中含有噪声和杂波的情况下，将本次确定的坐标与上一次获取的坐标的平均值，确定为当前平面坐标。例如，在水平方向上，预设阈值为30，上一次获取的水平坐标为10，本次确定的坐标为50，50-10＝40，40>30，则确定当前平面水平坐标为(50+10)/2＝30。
S102：根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；
其中，平面速度包括：平面水平速度Vp和平面垂直速度Vt。基于这种情况，上述预设的平面坐标与平面速度的对应关系，可以包括：预设的平面水平坐标与Vp的对应关系、和预设的平面垂直坐标与Vt的对应关系。
这种情况下，上述根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度，可以为：
根据预设的平面水平坐标与Vp的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前Vp；根据预设的平面垂直坐标与Vt的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前Vt。
在本发明的一个实施例中，若当运动目标远离图像中心点，说明确定的运动目标的平面速度小，需要增大确定的运动目标的平面速度；若运动目标靠近图像中心点，说明确定的运动目标的平面速度大，需要减小确定的运动目标的平面速度。考虑到上述两个因素，再结合跟踪摄像头的电机特性，确定了水平和垂直两个方向上平面坐标与平面速度的对应关系。该水平和垂直两个方向上的平面坐标与平面速度的对应关系，在图中显示为一条S形曲线，可参考图2，图2所示为平面水平坐标与Vp的对应关系曲线，图2中横坐标为运动目标在水平方向上到图像中心点的距离，纵坐标为运动目标的Vp(单位：像素/秒)。
需要说明的是，预先构建平面坐标与平面速度的对应关系时，可以获知运动目标的实际速度(如10km/h)，此时需要将实际速度转换为平面速度。具体地，可以根据以下公式，确定平面速度：
其中，当V像为平面水平速度时，L为图像在水平方向上的实际宽度，C为图像在水平方向上的像素宽度(水平宽度，如上述256像素点)，V实为实际水平速度；当V像为平面垂直速度时，L为图像在垂直方向上的实际宽度，C为图像在垂直方向上的像素宽度(垂直宽度)，V实为实际垂直速度。
另外，上述L可以根据运动目标占图像的比例、以及运动目标的实际宽度来确定。假设，运动目标占图像的比例为1:5，运动目标的实际宽度为5m，则L为5*5＝25m。
S103：确定跟踪摄像头的当前视场角；
在本发明的一个实施例中，视场角可以包括：水平视场角和垂直视场角。当前视场角可以从跟踪摄像头中直接获取当前视场角，但有些情况下，是不能直接获取到当前视场角的，如：为了保证运动目标占图像的比例大小不变，需要不断的调整当前视场角。当不能直接获取到当前视场角时，可以根据获取到跟踪摄像头的当前仰角来确定当前视场角。一般的，可以预先设置一个标准仰角、该标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角，根据预设该标准仰角、该标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角。
如图3所示，P为跟踪摄像头，β为预设标准仰角，为β对应标准视场角，γ为跟踪摄像头的当前仰角，为跟踪摄像头的当前视场角，图3中，
假设跟踪摄像头高度为h，基于三角关系可知跟踪摄像头各个视场角的景宽为：
由跟踪摄像头各个角度的景宽相同，也就是AD＝BE，有
进行变换后，
当公式(1)中为所述标准仰角对应标准水平视场角时，为当前水平视场角；当公式(1)中为所述标准仰角对应标准垂直视场角时，为当前垂直视场角。
在本发明的一个实施例中，若跟踪摄像头以同一放大倍率跟踪运动目标，当运动目标靠近跟踪摄像头时，那么运动目标会在采集的图像中逐渐变大，严重地可能会导致运动目标占满整个图像；当运动目标远离跟踪摄像头时，那么运动目标会在采集的图像中逐渐变小，严重地可能会导致识别不出运动目标。为避免上述问题，需要对跟踪摄像头的倍率进行调整。一个实施例中，运动目标远离或靠近跟踪摄像头，跟踪摄像头的视场角随着变化，根据这一原理，可以预先设置视场角与放大倍率的对应关系。
当确定了跟踪摄像头的当前视场角后，根据预设的视场角与放大倍率的对应关系，确定当前水平视场角对应的当前水平放大倍率(水平方向上的放大倍率)，并确定当前垂直视场角对应的当前垂直放大倍率(垂直方向上的放大倍率)，进而根据当前水平放大倍率和当前垂直放大倍率，采集下一帧图像。
S104：根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，以使所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。
这里，当前转动角速度可以包括：当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。这种情况下，上述根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，可以为：
根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，图中圆点O为运动目标，可以根据以下公式确定跟踪摄像头P的当前转动角速度：
其中，当V为当前Vp时，S为当前图像的水平宽度，ω为跟踪摄像头的当前水平转动角速度，为当前水平视场角；当V为当前Vt时，S为当前图像的垂直宽度，ω为跟踪摄像头的当前垂直转动角速度，为当前垂直视场角。如S02中所述，当将图像大小采用归一化处理为256*256大小时，S可以为255。
在本发明的一个实施例中，运动目标的实际平面速度可能比确定的平面速度小，这样运动目标在采集的图像中可能会从中心点一侧跳跃至中心点的另一侧，这是较为明显的震荡，影响跟踪效果，基于此，参考图5，在图1的基础上，S101后还可以包括：
S105：分别判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标、当前平面垂直坐标与上一次获取的平面垂直坐标是否位于图像中心点的同一侧；若为是，执行S102；若为否，执行S106；
这里，以图像中心点为坐标原点(0，0)为例，位于图像中心点的同一侧可以理解为：若当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标同时大于0(或同时小于0)，则当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标位于图像中心点的同一侧；垂直方向上与水平方向上同理，若当前平面垂直坐标与上一次获取的平面垂直坐标同时大于0(或同时小于0)，则当前平面垂直坐标与上一次获取的平面垂直坐标位于图像中心点的同一侧。
S106：分别对上一次获取的平面水平速度和平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前垂直平面速度。
在本发明的一个实施例中，S106可以为：
根据以下公式，分别确定当前平面水平坐标对应的当前Vp和当前平面垂直坐标对应的当前Vt：
V0＝k*V1；
其中，当V0为运动目标的当前Vp时，V1为上一次确定的运动目标的Vp；当V0为运动目标的当前Vt时，V1为上一次确定的运动目标的Vt；k为预设参数，0<k<1。
在本发明的一个实施例中，当前Vp和当前Vt可以单独计算，也就是可以只调整当前Vp，也可以只调整当前Vt，此时上述S105、S106，可以为：
判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标在水平方向上是否位于图像中心点的同一侧；若为否，对上一次确定的Vp进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前Vp；若为是，执行根据预设的平面水平坐标与Vp的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前Vp的步骤；
判断当前平面垂直坐标与上一次获取的平面垂直坐标在垂直方向上是否位于图像中心点的同一侧；若为否，对上一次确定的Vt进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前Vt；若为是，执行根据预设的平面垂直坐标与Vt的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前Vt的步骤。
一般情况下，每一坐标处都有一个“平衡点”，也就是，运动目标以(Vp0，Vt0)经过(x，y)点时，跟踪摄像头也以(Vp0，Vt0)跟踪运动目标，这样才能达到平衡状态，准确地跟踪到运动目标。但若仅建立一组平面水平坐标与Vp的对应关系、一组平面垂直坐标与Vt的对应关系，此种平衡状态极易被破坏。另外，平衡态一旦被破坏，很难再次回到平衡状态，如此以来，很容易造成跟踪过程的震荡，也就是，运动目标在图像中忽左忽右、忽上忽下，影响跟踪效果。
基于上述情况，在本发明的一个实施例中，上述预设的平面坐标与平面速度的对应关系包括：预设的针对每种速度等级的平面水平坐标与Vp的对应关系，和预设的针对每种速度等级的平面垂直坐标与Vt的对应关系。如图6所示的针对每种速度等级的平面水平坐标与Vp的对应关系曲线，图6中包括5种速度等级的对应关系曲线，这样在同一运动目标速度Vp1下，可以确定出A1、A2、A3等多个“平衡点”。
这里，针对每种速度等级的平面水平坐标与Vp的对应关系，或针对每种速度等级的平面垂直坐标与Vt的对应关系存在重叠的部分，以确保在相同速度下可以确定出多个“平衡点”。假设，上述速度等级包括：[Grade1：0.1-10km/h]、[Grade2：5-15km/h]，则两个速度等级在5-10km/h的区域存在重叠，在该区域可以确定出2个“平衡点”。
另外，若速度等级足够多，虽然能够确保运动目标在整个图像平面上的平衡，但当速度等级无限制的增大时，会造成设备存储的浪费。基于这种原因，可以采用帧间估计的方法，在较少的速度等级下，实现运动目标在整个图像平面上的平衡。一般地，采用帧间估计的方法时，S102可以包括：
S11：分别确定运动目标在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级；
这里，首次确定运动目标的当前平面速度时，可以随机的在预设的速度等级中选择一个速度等级作为在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级。水平方向和垂直方向上的速度等级可以相同，也可以不同。
为了减少能耗，选择速度等级最低，也就是，速度最小的速度等级作为在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级。
S12：根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与Vp的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前Vp，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与Vt的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前Vt。
若首次确定的速度等级不是运动目标的实际速度等级，在S104之后，上述运动目标跟踪方法还可以包括：
S21、重新获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
S22、分别判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；若为否，执行S23；若为是，执行S24；
S23、调整运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前Vp和当前平面垂直坐标对应的当前Vt，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
在本发明的一个实施例中，上述调整运动目标的速度等级，可以包括：
当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在水平方向上的速度等级；当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在水平方向上的速度等级；
当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在垂直方向上的速度等级；当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在垂直方向上的速度等级。
S24、将上一次获取的平面坐标确定为初始平面坐标；重新获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；当分别确定初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内、初始平面垂直坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前Vp和当前平面垂直坐标对应的当前Vt，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
在本发明的一个实施例中，当前Vp和当前Vt可以单独计算，基于此，上述S22、S23、S24，可以为：
判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离是否在预设范围内；若为否，调整运动目标在水平方向上的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前Vp；若为是，将上一次获取的平面水平坐标确定为初始平面水平坐标；重新获取运动目标在当前图像中的当前平面水平坐标；当初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内时，调整运动目标在水平方向上的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前Vp；
判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；若为否，调整运动目标在垂直方向上的速度等级，重新确定当前平面垂直坐标对应的当前Vt；若为是，将上一次获取的平面垂直坐标确定为初始平面垂直坐标；重新获取运动目标在当前图像中的当前平面垂直坐标；当初始垂直平面坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整运动目标在垂直方向上的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前Vt。
例如，如图7所示，预设范围为(δ1，δ2)，获取的运动目标的当前平面水平坐标为x1，确定的第一速度等级为Grade1，则可以确定出当前Vp为VA；
按照VA跟踪运动目标，获得下一帧图像，根据该下一帧图像，重新获取到当前平面水平坐标x2，若(x2-x1)>δ2，增大运动目标在水平方向上的速度等级，也就是，选择Grade2，进而重新确定出当前Vp为VB；
按照VB跟踪运动目标，获得下一帧图像，根据该下一帧图像，重新获取到当前平面水平坐标x3，若(x3-x2)>δ2，增大运动目标在水平方向上的速度等级，也就是，选择Grade3，进而重新确定出当前Vp为VC；
按照VC跟踪运动目标，获得下一帧图像，根据该下一帧图像，重新获取到当前平面水平坐标x4，若(x4-x3)<δ1，减小运动目标的速度等级，也就是，选择Grade2，进而重新确定出当前Vp为VD；
按照VD跟踪运动目标，重复上面的步骤，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离在预设范围内为止，此时确定的当前Vp等于或近似于运动目标的真实平面水平速度Vp0；以Vp0跟踪运动目标，在水平方向上达到了一个平衡状态。
在本发明的一个实施例中，在调整运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前Vp和当前平面垂直坐标对应的当前Vt，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止之后，表明跟踪运动目标达到了平衡状态。
在平衡状态下，跟踪摄像头根据当前平面水平速度对应的当前水平转动角速度、当前平面垂直速度对应的当前垂直转动角速度跟踪运动目标，但运动目标很可能不在图像的中心位置，当运动目标不在图像的中心位置时，需要将运动目标自图像的边缘“拉”至中心位置。为了将运动目标“拉”至中心位置，可以分别将跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度提高预设值，跟踪摄像头按照提高后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪运动目标，此时提高前的当前转动角速度等于或近似于运动目标的真实转动角速度，也就是提高前的当前转动角速度等于或近似于跟踪运动目标需要的转动角速度，这样提高后的当前转动角速度大于需要的转动角速度，运动目标会慢慢“拉”至中心位置；重新获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标，当运动目标移动至当前图像的中心位置时，分别将当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度降低所述预设值，跟踪摄像头按照降低后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪运动目标，此时降低后的当前转动角速度为跟踪运动目标需要的转动角速度，可以稳定的跟踪运动目标。
例如，预设值为ε，跟踪摄像头的当前水平转动角速度ωp2，跟踪摄像头的当前垂直转动角速度ωt2，跟踪运动目标达到平衡态，但运动目标不在图像的中心位置，此时可以将当前ωp2和当前ωt2提高ε，也就是，跟踪摄像头以ωp2+ε和ωt2+ε跟踪运动目标，当运动目标移动至当前图像的中心位置时，再将当前ωp2+ε和当前ωt2+ε降低ε，也就是，跟踪摄像头以ωp2和ωt2跟踪运动目标，跟踪摄像头跟踪运动目标再次回到平衡态，可以稳定的跟踪运动目标。
本发明实施例提供了一种运动目标跟踪方法，获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；确定跟踪摄像头的当前视场角；根据当前平面速度和当前视场角，确定跟踪摄像头的当前转动角速度，跟踪摄像头根据当前转动角速度跟踪运动目标。可见，应用本发明实施例不需要图像坐标系和世界坐标系的反复转换，直接根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系确定当前平面速度，进而确定跟踪摄像头的当前转动角速度，计算复杂度较低，更容易实现目标的持续跟踪，提高了运动目标在平面图像上的随动性。
参考图8，图8为本发明实施例提供的一种运动目标跟踪装置的结构示意图，所述装置包括：
坐标获取单元801，用于获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
平面速度确定单元802，用于根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；
视场角确定单元803，用于确定跟踪摄像头的当前视场角；
角速度确定单元804，用于根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，以使所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。
在本发明的其他实施例中，所述坐标获取单元801，具体可以用于：
获取运动目标在当前图像中的坐标；对所获取的坐标进行变权处理，确定当前平面坐标。
在本发明的其他实施例中，所述平面速度包括：平面水平速度和平面垂直速度；所述转动角速度包括：水平转动角速度和垂直转动角速度；所述视场角包括：水平视场角和垂直视场角；
所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系，包括：预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系、和预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述平面速度确定单元802，具体用于根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述视场角确定单元803，具体用于根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角；
所述角速度确定单元804，具体用于根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。
在本发明的其他实施例中，所述装置还可以包括：
同侧判断单元(图8中未示出)，用于判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标在水平方向上是否位于图像中心点的同一侧；
降速单元(图8中未示出)，用于在所述同侧判断单元判断结果为否的情况下，对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；
所述平面速度确定单元802具体用于：在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；
所述同侧判断单元，还用于判断当前平面垂直坐标与上一次确定的平面垂直坐标在垂直方向上是否位于图像中心点的同一侧；
所述降速单元，还用于在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，对上一次获取的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述平面速度确定单元802具体用于：在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
在本发明的其他实施例中，所述降速单元，具体可以用于：
根据以下公式，分别确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度：
V0＝k*V1；
其中，当V0为当前平面水平速度时，V1为上一次确定的平面水平速度；当V0为当前平面垂直速度时，V1为上一次确定的平面垂直速度；k为预设参数，0<k<1。
在本发明的其他实施例中，所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系包括：预设的针对每种速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，和预设的针对每种速度等级的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述平面速度确定单元802，可以包括：
等级确定子单元(图8中未示出)，用于分别确定所述运动目标在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级；
平面速度确定子单元(图8中未示出)，用于根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
在本发明的其他实施例中，所述坐标获取单元801，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
这种情况下，所述装置还可以包括：
距离判断单元(图8中未示出)，用于分别判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；
等级调整单元(图8中未示出)，用于在所述距离判断单元判断结果为否的情况下，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
在本发明的其他实施例中，所述等级调整单元，具体可以用于：
当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在水平方向上的速度等级；当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在水平方向上的速度等级；
当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在垂直方向上的速度等级；当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在垂直方向上的速度等级。
在本发明的其他实施例中，所述装置还可以包括：
坐标确定单元(图8中未示出)，用于当分别判定上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离在预设范围内、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内时，将上一次获取的平面坐标确定为初始平面坐标；
所述坐标获取单元801，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
所述等级调整单元，还用于当分别确定初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内、初始平面垂直坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
在本发明的其他实施例中，所述装置还可以包括：
角速度提高单元(图8中未示出)，用于在调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止之后，分别将所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度提高预设值，以使所述跟踪摄像头按照提高后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标；
所述坐标获取单元801，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
角速度降低单元(图8中未示出)，用于当所述运动目标移动至当前图像的中心位置时，分别将当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度降低所述预设值，以使所述跟踪摄像头按照降低后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标。
在本发明的其他实施例中，所述视场角确定单元803，具体可以用于：
根据以下公式，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角：
其中，β为预设标准仰角，γ为跟踪摄像头的当前仰角，当为所述标准仰角对应标准水平视场角时，为所述跟踪摄像头的当前水平视场角；当为所述标准仰角对应标准垂直视场角时，为所述跟踪摄像头的当前垂直视场角。
在本发明的其他实施例中，所述装置还包可以括：
倍率确定单元(图8中未示出)，用于在根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角之后，根据预设的视场角与放大倍率的对应关系，分别确定当前水平视场角对应的当前水平放大倍率和当前垂直视场角对应的当前垂直放大倍率；
图像采集单元(图8中未示出)，用于根据当前水平放大倍率和当前垂直放大倍率，采集下一帧图像。
在本发明的其他实施例中，所述角速度确定单元804，具体可以用于：
根据以下公式，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度：
其中，当V为当前平面水平速度时，S为当前图像的水平宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度，为当前水平视场角；当V为当前平面垂直速度时，S为当前图像的垂直宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前垂直转动角速度，为当前垂直视场角。
本发明实施例提供了一种运动目标跟踪装置，获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；确定跟踪摄像头的当前视场角；根据当前平面速度和当前视场角，确定跟踪摄像头的当前转动角速度，跟踪摄像头根据当前转动角速度跟踪运动目标。可见，应用本发明实施例不需要图像坐标系和世界坐标系的反复转换，直接根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系确定当前平面速度，进而确定跟踪摄像头的当前转动角速度，计算复杂度较低，更容易实现目标的持续跟踪，提高了运动目标在平面图像上的随动性。
对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (26)
1.一种运动目标跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；
确定跟踪摄像头的当前视场角；
根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，以使所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标的步骤，包括：
获取运动目标在当前图像中的坐标；
对所获取的坐标进行变权处理，确定当前平面坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面速度包括：平面水平速度和平面垂直速度；所述转动角速度包括：水平转动角速度和垂直转动角速度；所述视场角包括：水平视场角和垂直视场角；
所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系，包括：预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系、和预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度的步骤，包括：
根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述确定跟踪摄像头的当前视场角的步骤，包括：
根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角；
所述根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度的步骤，包括：
根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标的步骤之后，所述方法还包括：
判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标在水平方向上是否位于图像中心点的同一侧；若为否，对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；若为是，执行根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度的步骤；
判断当前平面垂直坐标与上一次获取的平面垂直坐标在垂直方向上是否位于图像中心点的同一侧；若为否，对上一次确定的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；若为是，执行根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度的步骤，或所述对上一确定的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤，包括：
根据以下公式，分别确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度：
V0＝k*V1；
其中，当V0为当前平面水平速度时，V1为上一次确定的平面水平速度；当V0为当前平面垂直速度时，V1为上一次确定的平面垂直速度；k为预设参数，0<k<1。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系包括：预设的针对每种速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，和预设的针对每种速度等级的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤，包括：
分别确定所述运动目标在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级；
根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度的步骤之后，所述方法还包括：
重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
分别判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；
若为否，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调整所述运动目标的速度等级的步骤，包括：
当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在水平方向上的速度等级；当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在水平方向上的速度等级；
当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在垂直方向上的速度等级；当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在垂直方向上的速度等级。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当分别判定上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离在预设范围内、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内时，所述方法还包括：
将上一次获取的平面坐标确定为初始平面坐标；
重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
当分别确定初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内、初始平面垂直坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，在所述调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止的步骤之后，所述方法还包括：
分别将所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度提高预设值，以使所述跟踪摄像头按照提高后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标；
重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
当所述运动目标移动至当前图像的中心位置时，分别将当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度降低所述预设值，以使所述跟踪摄像头按照降低后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标。
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角的步骤，包括：
根据以下公式，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角：
其中，β为预设标准仰角，γ为跟踪摄像头的当前仰角，当为所述标准仰角对应标准水平视场角时，为所述跟踪摄像头的当前水平视场角；当为所述标准仰角对应标准垂直视场角时，为所述跟踪摄像头的当前垂直视场角。
12.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角的步骤之后，所述方法还包括：
根据预设的视场角与放大倍率的对应关系，分别确定当前水平视场角对应的当前水平放大倍率和当前垂直视场角对应的当前垂直放大倍率；
根据当前水平放大倍率和当前垂直放大倍率，采集下一帧图像。
13.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度的步骤，包括：
根据以下公式，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度：
其中，当V为当前平面水平速度时，S为当前图像的水平宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度，为当前水平视场角；当V为当前平面垂直速度时，S为当前图像的垂直宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前垂直转动角速度，为当前垂直视场角。
14.一种运动目标跟踪装置，其特征在于，所述装置包括：
坐标获取单元，用于获取运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
平面速度确定单元，用于根据预设的平面坐标与平面速度的对应关系，确定当前平面坐标对应的当前平面速度；
视场角确定单元，用于确定跟踪摄像头的当前视场角；
角速度确定单元，用于根据当前平面速度和当前视场角，确定所述跟踪摄像头的当前转动角速度，以使所述跟踪摄像头按照当前转动角速度跟踪所述运动目标。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述坐标获取单元，具体用于：
获取运动目标在当前图像中的坐标；对所获取的坐标进行变权处理，确定当前平面坐标。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述平面速度包括：平面水平速度和平面垂直速度；所述转动角速度包括：水平转动角速度和垂直转动角速度；所述视场角包括：水平视场角和垂直视场角；
所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系，包括：预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系、和预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述平面速度确定单元，具体用于根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述视场角确定单元，具体用于根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角；
所述角速度确定单元，具体用于根据当前平面水平速度、当前水平视场角、当前平面垂直速度和当前垂直视场角，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
同侧判断单元，用于判断当前平面水平坐标与上一次获取的平面水平坐标在水平方向上是否位于图像中心点的同一侧；
降速单元，用于在所述同侧判断单元判断结果为否的情况下，对上一次确定的平面水平速度进行降速处理，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；
所述平面速度确定单元具体用于：在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，根据预设的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度；
所述同侧判断单元，还用于判断当前平面垂直坐标与上一次确定的平面垂直坐标在垂直方向上是否位于图像中心点的同一侧；
所述降速单元，还用于在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，对上一次获取的平面垂直速度进行降速处理，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度；
所述平面速度确定单元具体用于：在所述同侧判断单元判断结果为是的情况下，根据预设的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述降速单元，具体用于：
根据以下公式，分别确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度：
V0＝k*V1；
其中，当V0为当前平面水平速度时，V1为上一次确定的平面水平速度；当V0为当前平面垂直速度时，V1为上一次确定的平面垂直速度；k为预设参数，0<k<1。
19.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述预设的平面坐标与平面速度的对应关系包括：预设的针对每种速度等级的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，和预设的针对每种速度等级的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系；
所述平面速度确定单元，包括：
等级确定子单元，用于分别确定所述运动目标在水平方向上的第一速度等级和在垂直方向上的第二速度等级；
平面速度确定子单元，用于根据所述第一速度等级对应的平面水平坐标与平面水平速度的对应关系，确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度，并根据所述第二速度等级对应的平面垂直坐标与平面垂直速度的对应关系，确定当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述坐标获取单元，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
所述装置还包括：
距离判断单元，用于分别判断上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、判断上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离是否在预设范围内；
等级调整单元，用于在所述距离判断单元判断结果为否的情况下，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述等级调整单元，具体用于：
当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在水平方向上的速度等级；当上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在水平方向上的速度等级；
当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离大于所述预设范围的最大值时，增大所述运动目标在垂直方向上的速度等级；当上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离小于所述预设范围的最小值时，降低所述运动目标在垂直方向上的速度等级。
22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
坐标确定单元，用于当分别判定上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离在预设范围内、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内时，将上一次获取的平面坐标确定为初始平面坐标；
所述坐标获取单元，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
所述等级调整单元，还用于当分别确定初始平面水平坐标与当前平面水平坐标的距离不在预设范围内、初始平面垂直坐标与当前平面垂直坐标的距离不在预设范围内时，调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止。
23.根据权利要求20或22所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
角速度提高单元，用于在调整所述运动目标的速度等级，重新确定当前平面水平坐标对应的当前平面水平速度和当前平面垂直坐标对应的当前平面垂直速度，直至上一次获取的平面水平坐标和当前平面水平坐标的距离、上一次获取的平面垂直坐标和当前平面垂直坐标的距离在预设范围内为止之后，分别将所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度提高预设值，以使所述跟踪摄像头按照提高后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标；
所述坐标获取单元，还用于重新获取所述运动目标在当前图像中的当前平面坐标；
角速度降低单元，用于当所述运动目标移动至当前图像的中心位置时，分别将当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度降低所述预设值，以使所述跟踪摄像头按照降低后的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度跟踪所述运动目标。
24.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述视场角确定单元，具体用于：
根据以下公式，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角：
其中，β为预设标准仰角，γ为跟踪摄像头的当前仰角，当为所述标准仰角对应标准水平视场角时，为所述跟踪摄像头的当前水平视场角；当为所述标准仰角对应标准垂直视场角时，为所述跟踪摄像头的当前垂直视场角。
25.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
倍率确定单元，用于在根据预设标准仰角、所述标准仰角对应的标准水平视场角和标准垂直视场角、以及跟踪摄像头的当前仰角，分别确定跟踪摄像头的当前水平视场角和当前垂直视场角之后，根据预设的视场角与放大倍率的对应关系，分别确定当前水平视场角对应的当前水平放大倍率和当前垂直视场角对应的当前垂直放大倍率；
图像采集单元，用于根据当前水平放大倍率和当前垂直放大倍率，采集下一帧图像。
26.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述角速度确定单元，具体用于：
根据以下公式，分别确定所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度和当前垂直转动角速度：
其中，当V为当前平面水平速度时，S为当前图像的水平宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前水平转动角速度，为当前水平视场角；当V为当前平面垂直速度时，S为当前图像的垂直宽度，ω为所述跟踪摄像头的当前垂直转动角速度，为当前垂直视场角。
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