CN110824468B - 基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统，该方法包括：获取待跟踪的所有雷达目标轨迹点的信息；并按径向距离R进行从小到大排序；替换轨迹点：取径向距离R最小的雷达目标轨迹点为圆心以半径r画圆，根据被圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，以视场中心点作为球机跟踪轨迹点，并从所有雷达目标轨迹点中删除该圆包含的雷达目标轨迹点；重复“替换轨迹点”步骤，直至完成所有雷达目标轨迹点；将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签和/或序号标签进行依次关联，控制球机按照球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪。本发明采用雷达和球机联动监控，在雷达控制球机跟踪多个目标时，能够提供多个目标跟踪的最佳视野。

Description

基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统

技术领域

本发明涉及智能视频监控领域或者雷达球机联动跟踪技术领域，尤其涉及一种基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统。

背景技术

随着计算机视觉技术、雷达技术的民用化能力提高，以及公共安全防范需求的增加，雷达视频联合监控技术得到了快速的发展。雷达视频联合监控主要利用雷达探测技术和机器视觉技术，主动对探测区域场景中的目标进行处理、分析和理解，在不需要人为干预的情况下对场景中的目标进行检测、跟踪，达到自动发现、自动跟踪和自动预警的目的。

在目前的监控系统中，摄像头基本为固定形式，需要人工目视观察和跟踪，二十四小时不间断地观察实时监控。由于相机对天气较为敏感，而毫米波雷达能够真正的二十四小时不间断监控。

在传统的球机跟踪系统，球机简单的根据设定的位置进行监控。简单目标跟踪会存在以下缺陷：

在较大的场景，目标较多的情况下，进行球机对多目标监控时，由于目标较多，很难及时对多个目标进行跟踪。

发明内容

本发明提供了一种基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统，用以解决球机对多目标监控时，由于目标较多，很难及时对多个目标进行跟踪的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，包括以下步骤：

获取待跟踪的所有雷达目标轨迹点的信息；

排序：将所有雷达目标轨迹点按照距离雷达的径向距离R进行从小到大排序；

替换轨迹点：取径向距离R最小的雷达目标轨迹点作为第一个点，以第一个点为圆心以半径r画圆，根据被圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，为视场中心点打上时间标签和/或序号标签以作为球机跟踪轨迹点，并从所有雷达目标轨迹点中删除该圆包含的雷达目标轨迹点；

在所有雷达目标轨迹点中删除上述圆包含的雷达目标轨迹点后的剩余雷达目标轨迹点中，重复“替换轨迹点”步骤，直至完成所有雷达目标轨迹点；

将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签和/或序号标签进行依次关联，控制球机按照球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪。

优选地，根据被圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，包括以下任意一种：

当圆包含1个雷达目标轨迹点时，将雷达目标轨迹点作为视场中心点；

当圆包含2个雷达目标轨迹点时，以2个雷达目标轨迹点之间的连线的中点作为视场中心点；

当圆包含大于或等于3个雷达目标轨迹点时，用一个最小圆覆盖大于或等于3个雷达目标轨迹点，将最小圆的圆心点作为视场中心点。

优选地，半径r根据球机的焦距配置，焦距与半径r呈正比设置。

优选地，将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签和/或序号标签进行依次关联，包括以下步骤：

将得到球机跟踪轨迹点与之前存储的球机跟踪轨迹点信息进行ΔR距离和ΔT时间关联；将两个球机跟踪轨迹点之间距离小于ΔR的进行关联合并为一个球机跟踪轨迹点；

未关联上的球机跟踪轨迹点，根据时间标签，计算两个球机跟踪轨迹点之间的跟踪时间，跟踪时间大于ΔT时间则删除，小于等于ΔT时间则保留。

优选地，控制球机按照球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪，包括以下步骤：

将得到球机跟踪轨迹点转换为球机需要转动的参数；

按照时间优先、距离优先或轮询方式，控制球机按照球机跟踪速度以及需要转动的参数依次跟踪雷达目标轨迹点。

本发明还提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统，根据雷达目标轨迹点，和球机的焦距和视场参数计算出球机跟踪轨迹点参数，然后再计算出球机的转动参数(PTZ，Pan/Tilt/Zoom)控制球机转到最佳视野进行跟踪，达到自动跟踪目标的目的。

2、本发明的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法及系统，采用雷达和球机联动监控，输出目标轨迹信息，在雷达控制球机跟踪多个目标时，能够提供多个目标跟踪的最佳视野。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

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是本发明优选实施例1的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例的初始雷达目标轨迹点示意图；

图3是本发明优选实施例的过滤雷达目标轨迹点示意图(以r＝10为半径)；

图4是本发明优选实施例的计算后的球机跟踪轨迹点示意图(未加时间标签)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，包括以下步骤：

获取待跟踪的所有雷达目标轨迹点的信息；

排序：将所有雷达目标轨迹点按照距离雷达的径向距离R进行从小到大排序；

替换轨迹点：取第一个雷达目标轨迹点以半径r画圆，根据被圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，为视场中心点打上时间标签和/或序号标签以作为球机跟踪轨迹点，并从所有雷达目标轨迹点中删除该圆包含的雷达目标轨迹点；

在所有雷达目标轨迹点中删除上述圆包含的雷达目标轨迹点后的剩余雷达目标轨迹点中，重复“替换轨迹点”步骤，直至完成所有雷达目标轨迹点；

将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签和/或序号标签进行依次关联，控制球机按照球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪。

实际实施时，以上的方法还能进行以下的扩充或应用，以下实施例中的技术特征都能相互组合，实施例仅作为示例，不作为对技术特征的正常组合限制。

实施例1：

本实施例的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，包括以下步骤：

S1：对雷达与球机进行校准；

S2：参见图2，获取待跟踪的所有雷达目标轨迹点的信息；每个雷达目标轨迹点用(R，θ)or(x，y)表示，其中(R，θ)为极坐标值，(x，y)为直角坐标系；

S3：排序：将所有雷达目标轨迹点按照距离雷达的径向距离R(极坐标系中(R,θ)，直角坐标系中通过x和y计算得到R)进行从小到大排序；

S4：替换轨迹点：取径向距离R最小的雷达目标轨迹点作为第一个点，以第一个点为圆心以半径r画圆(半径r根据球机的焦距和视场角配置，焦距越长，视野越大，半径r也越大；例如：球机焦距为4.7mm，则r一般取值为47mm)，根据被圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，采用以下任意一种：

a.当圆包含1个雷达目标轨迹点时，将雷达目标轨迹点作为视场中心点；

b.当圆包含2个雷达目标轨迹点时，以2个雷达目标轨迹点之间的连线的中点作为视场中心点；

c.当圆包含大于或等于3个雷达目标轨迹点时，用一个最小圆覆盖大于或等于3个雷达目标轨迹点，将最小圆的圆心点作为视场中心点。

为视场中心点打上时间标签(T)和/或序号标签(ID)以作为球机跟踪轨迹点(ID，T，R，θ)，并从所有雷达目标轨迹点中删除该圆包含的雷达目标轨迹点。

S5：参见图3，在所有雷达目标轨迹点中删除雷达目标轨迹点后的剩余雷达目标轨迹点中，重复“替换轨迹点”(必要时可重新排序后在进行替换轨迹点步骤)步骤，直至完成所有雷达目标轨迹点(ID，T，R，θ)，参见图4；

S6：将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签(T)和/或序号标签(ID)进行依次关联，包括以下步骤：

a.将得到轨迹信息与之前存储的球机轨迹点信息进行ΔR距离关联；将两个球机跟踪轨迹点之间距离小于ΔR的进行关联合并为一个球机跟踪轨迹点。具体为：得到球机跟踪点信息(R，θ，T)or(x，y，T)与上一次存储的球机跟踪点(R’，θ’，T’)or(x’，y’，T’)信息进行ΔR距离关联，即两个球机跟踪轨迹点之间距离小于ΔR的进行关联合并为一个新目标点

(其中

)；

b.未关联上的球机跟踪轨迹点(都为新的球机跟踪轨迹点)，根据所述时间标签，计算两个球机跟踪轨迹点之间的跟踪时间，跟踪时间大于ΔT时间则删除，小于等于ΔT时间则保留。

控制球机按照球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪：

a.将得到球机跟踪轨迹点(即球机的视场中心点)

转换为球机需要转动的参数(PTZ)；

b.按照时间优先(即球机跟踪轨迹点中，时间最近的点优先跟踪，该目标消失，再跟踪下一个点)、距离优先(优先跟踪R较小的球机跟踪轨迹点，该目标消失，再跟踪下一个球机跟踪轨迹点)或轮询方式(对所有球机跟踪轨迹点依次进行跟踪)，控制球机按照球机跟踪速度以及需要转动的参数依次跟踪雷达目标轨迹点。

实施例2：

本实施例提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例的步骤。

综上可知，本发明通过将雷达的目标轨迹点根据球机跟踪的性能，进行进一步的聚类，提高跟踪多目标的性能。并将球机需要跟踪的点与球机跟踪轨迹进行关联，减少球机跟踪摆动；根据球机转动的速度和目标距离设置球机跟踪点的生命周期，减少无效的跟踪。整个算法实时性高，运行效率高，适合嵌入式系统。

本发明基于雷达控制球机跟踪多目标的方法和系统，为球机监控整个视场，提供给用户自动控制球机，跟踪有效目标的优化策略，可以按照跟踪方案选择跟踪优先跟踪某一块视场的目标，而不是一个目标。本发明作为球机控制策略的基础，可以在雷达目标信息有一定的偏差的基础下，呈现出优先的跟踪效果。

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 (6)

1.一种基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待跟踪的所有雷达目标轨迹点的信息；

排序：将所有雷达目标轨迹点按照距离雷达的径向距离R进行从小到大排序；

替换轨迹点：取径向距离R最小的雷达目标轨迹点作为第一个点，以第一个点为圆心以半径r画圆，根据被所述圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，为所述视场中心点打上时间标签和/或序号标签以作为球机跟踪轨迹点，并从所有雷达目标轨迹点中删除该圆包含的雷达目标轨迹点；

在所有雷达目标轨迹点中删除上述圆包含的雷达目标轨迹点后的剩余雷达目标轨迹点中，重复“替换轨迹点”步骤，直至完成所有雷达目标轨迹点；

将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签和/或序号标签进行依次关联，控制球机按照所述球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪。

2.根据权利要求1所述的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，其特征在于，所述根据被所述圆包含的雷达目标轨迹点的数目确定视场中心点，包括以下任意一种：

当所述圆包含1个雷达目标轨迹点时，将所述雷达目标轨迹点作为视场中心点；

当所述圆包含2个雷达目标轨迹点时，以2个雷达目标轨迹点之间的连线的中点作为视场中心点；

当所述圆包含大于或等于3个雷达目标轨迹点时，用一个最小圆覆盖所述大于或等于3个雷达目标轨迹点，将所述最小圆的圆心点作为视场中心点。

3.根据权利要求1所述的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，其特征在于，所述半径r根据球机的焦距配置，焦距与半径r呈正比设置。

4.根据权利要求1所述的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，其特征在于，所述将得到的所有球机跟踪轨迹点按时间标签和/或序号标签进行依次关联，包括以下步骤：

将得到球机跟踪轨迹点与之前存储的球机跟踪轨迹点信息进行ΔR距离和ΔT时间关联；将两个球机跟踪轨迹点之间距离小于ΔR的进行关联合并为一个球机跟踪轨迹点；

未关联上的球机跟踪轨迹点，根据所述时间标签，计算两个球机跟踪轨迹点之间的跟踪时间，跟踪时间大于ΔT时间则删除，小于等于ΔT时间则保留。

5.根据权利要求1所述的基于雷达控制球机跟踪多目标的方法，其特征在于，所述控制球机按照所述球机跟踪轨迹点的关联进行转动跟踪，包括以下步骤：

将得到球机跟踪轨迹点转换为球机需要转动的参数；

按照时间优先、距离优先或轮询方式，控制球机按照球机跟踪速度以及需要转动的参数依次跟踪雷达目标轨迹点。

6.一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5任一所述方法的步骤。

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