CN111432130A - 一种自动跟踪聚焦抓拍方法、抓拍系统、无人机及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人机图像处理技术领域，公开了一种自动跟踪聚焦抓拍方法、抓拍系统、无人机及应用，摄像头在大场景下记录抓拍的疑似目标位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述疑似目标的详细信息；对获取的疑似目标的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。本发明解决了人工跟踪聚焦方式中存在的对操作人员熟练程度要求较高、操作过程中的操作误差较大、人工工作量繁重等问题；同时对卡口设备的静态抓拍识别方法进行补充，在对特定目标进行跟踪的同时持续抓拍识别，进一步提高抓拍识别成功率。

Description

一种自动跟踪聚焦抓拍方法、抓拍系统、无人机及应用
技术领域
本发明属于无人机图像处理技术领域，尤其涉及一种自动跟踪聚焦抓拍方法、抓拍系统、无人机及应用。
背景技术
一般情况下，为了获得较大的视野范围，摄像头以较小的焦距观察整个画面，可以获取大多数物体的一般特征，然而该特征不具有足够的唯一准确性，因而不能作为一定的依据进行存储。如在高速公路无人机巡检的过程中，无人机在120米左右高空飞行，摄像头焦距保持在3～4倍，通过对车道线及车辆的智能识别，从而发现某辆车的违法行车行为(占用应急车道、货车占用客车道等)，但所发现的车辆特征不足以作为处罚依据；同样的，在河道巡检发现生活及建筑垃圾的项目中，无人机以一定高度飞行，保持小焦距巡检发现疑似垃圾，但在该画面中的疑似垃圾并不能作为准确的证据。
人眼观察某一特定事物的过程依次为，先在大场景中发现疑似目标，继而眼睛聚焦在该目标上，其内部机理涉及到目标的跟踪及焦距的增大。类比人眼观察某一特定事物的过程：采用人工跟踪聚焦方式，即人工调整摄像头角度跟踪目标同时逐渐调大焦距聚焦到特定目标(违法行车车辆或疑似垃圾)进行常规的抓拍，但该种方式存在对操作人员的熟练程度要求较高、操作过程中的操作误差较大、人工工作量繁重等问题，造成聚焦抓拍效果下降。
设计一种通用的针对特定目标的自动跟踪聚焦抓拍方法，是人工智能技术在常规的基于视觉画面的巡检领域中的必然需求。
与之相关的现有技术如下：
现有技术一
现有的目标跟踪聚焦抓拍方法采用人工跟踪聚焦方式，即人工调整摄像头角度跟踪目标同时逐渐调大焦距聚焦到特定目标进行常规的抓拍。
现有技术二
现有的卡口设备对目标车牌的抓拍采用固定的角度及焦距，即只对特定位置特定距离的违法行车行为进行车牌的抓拍识别。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有技术一，对操作人员的熟练程度要求较高：对于没有想关操作经验的人员来说，实现该人工跟踪聚焦方式基本不可能，熟练程度的培训至少需一个月时间。
操作过程中的操作误差较大：即使是对于熟练人员来说，采用操作杆进行摄像头角度调整进而跟踪目标仍然会由于每次施加力量的不同而导致跟踪存在较大的误差。
人工工作量繁重：当存在较多需要跟踪聚焦的目标时，操作员需要时时进行摄像头角度及焦距的调整，这是一项非常繁重的工作。
(2)现有技术二，固定的卡口设备只对特定位置特定距离的违法行车行为进行车牌的抓拍识别，有一定的局限性，此范围外的违法行车行为则无法抓取。
不具备跟踪功能，在特定位置未抓取到目标后则此次抓取识别失败。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动跟踪聚焦抓拍方法、抓拍系统、无人机及应用，具体涉及一种对特定目标的自动跟踪聚焦抓拍方法及抓拍系统。
本发明是这样实现的，一种自动跟踪聚焦抓拍方法，包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的疑似目标位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述疑似目标的详细信息；
在小场景中，对获取的疑似目标的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
进一步，所述疑似目标包括无人机携带的摄像头在大场景中记录的占用应急车道违法车辆、货车占用客车道违法车辆。
进一步，所述疑似目标进一步包括：无人机携带的摄像头在大场景中记录的河道垃圾。
进一步，所述跟踪程序调整当前摄像头角度的方法包括：
跟踪程序不断调整摄像头角度使记录的疑似目标始终保持在画面中，摄像头水平方向进行360°自由旋转，竖直方向进行+60°～-120°调整，对疑似目标实时跟踪。
进一步，对获取的疑似目标可靠证据或摄像头焦距的唯一准确性识别后，调整摄像头角度恢复到巡检状态，继续进行大场景中的疑似目标抓拍发现过程。
本发明的另一目的在于提供一种自动跟踪聚焦抓拍系统包括：摄像头，通过内置的检测算法在大场景抓拍疑似目标，记录此时摄像头焦距及摄像头角度，并记录疑似目标位置；
跟踪算法启动模块，用于启动跟踪算法的程序，调整摄像头角度，指向摄像头所记录的疑似目标位置；
焦距调整模块，用于调整摄像头焦距，逐渐增大，进一步获取疑似目标的详细信息，使疑似目标的目标特征唯一准确性；
巡检状态恢复模块，当在小场景中获取的可靠证据或摄像头焦距达到需求值时间要求后，调整摄像头焦距及角度恢复到巡检状态，继续进行下一阶段潜在跟踪聚焦抓拍。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述自动跟踪聚焦抓拍方法的无人机。
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行所述自动跟踪聚焦抓拍方法，包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的疑似目标位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述疑似目标的详细信息；
在小场景中，对获取的疑似目标的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述自动跟踪聚焦抓拍方法。
本发明的另一目的在于提供一种卡口设备静态抓拍识别方法，包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的卡口设备位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述卡口设备的详细信息；
在小场景中，对获取的卡口设备的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明实现一种通用的针对特定目标的自动跟踪聚焦抓拍方法，解决人工跟踪聚焦方式中存在的对操作人员熟练程度要求较高、操作过程中的操作误差较大、人工工作量繁重等问题；同时对卡口设备的静态抓拍识别方法进行补充，在对特定目标进行跟踪的同时持续抓拍识别，进一步提高抓拍识别成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的自动跟踪聚焦抓拍方法流程图。
图2是本发明实施例提供的自动跟踪聚焦抓拍方法原理图。
图3是本发明实施例提供的摄像头水平方向可进行360°自由旋转，竖直方向可进行+60°—-120°调整示意图。
图4是本发明实施例提供的自动跟踪聚焦抓拍系统示意图。
图中：1、摄像头；2、跟踪算法启动模块；3、焦距调整模块；4、巡检状态恢复模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，人工跟踪聚焦方式中存在的对操作人员熟练程度要求较高、操作过程中的操作误差较大、人工工作量繁重等问题。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动跟踪聚焦抓拍方法、抓拍系统、无人机及应用对，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种自动跟踪聚焦抓拍方法，包括：
S101，摄像头中的检测算法在大场景(小焦距场景下)发现疑似目标(如违章行车车辆、疑似垃圾等)，记录此时摄像头焦距及摄像头角度，记录目标位置。
S102，程序调整摄像头角度，指向步骤S101中所记录疑似目标位置，跟踪算法启动。
S103，程序调整摄像头焦距逐渐增大；为进一步获取目标的详细信息，在进行目标跟踪的同时，程序调整摄像头焦距以一定的速率逐渐增大，在该过程中，目标特征逐渐具有足够的唯一准确性。如针对高速公路违法行车行为的车牌信息等。
S104，当在较小场景中发现可靠证据(如抓取到违章行车车辆车牌)或摄像头焦距达到需求值(如抓取车牌过程中30倍焦距)一定时间后，调整摄像头焦距及角度使其恢复到步骤S101中所记录的巡检状态，继续进行下一阶段潜在跟踪聚焦抓拍过程，即转回步骤S101。
图2是本发明实施例提供的自动跟踪聚焦抓拍方法原理图。
步骤S101中，针对高速公路巡检中无人机的常规巡检模式：无人机在近120米高空以70km/h飞行，镜头焦距为3倍，与高速公路保持一定角度，使高速公路保持在画面中央，进行常规巡检，在大场景中发现疑似目标(如占用应急车道违法车辆、货车占用客车道违法车辆等)时，记录此时的摄像头焦距即摄像头角度，用于跟踪完成后的恢复，同时记录目标位置，用于之后对目标的跟踪。
类似的，针对河道巡检中的场景：无人机在特定高度以特定焦距进行常规巡检，当发现疑似目标时(河道垃圾等)，记录相关信息。
步骤S102中，调用程序使之自动调整摄像头角度指向步骤S101中所记录的疑似目标位置，开启跟踪算法，跟踪算法不断调整摄像头角度使目标始终保持在画面中。在此过程中，飞机始终按既定路线飞行，保证了飞机的安全飞行；只进行摄像头角度的调整，其中，摄像头水平方向可进行360°自由旋转，竖直方向可进行+60°—-120°(如图3所示)调整，保证目标能够准确实时跟踪。
步骤S104中，当目标特征逐渐具有足够的唯一准确性，持续调用针对该目标特征的识别算法(如车牌识别算法)进行可靠证据的发现，当发现可靠证据或摄像头焦距达到需求值一定时间后(保证在目标跟踪失败的情况下程序能够恢复)，调整摄像头角度使其恢复到步骤S101(常规巡检模式，大场景小焦距)中所记录的巡检状态，继续进行大场景中的疑似目标发现过程，则完成了一次完全自动化的针对特定目标的自动跟踪聚焦抓拍方法，当再次发现疑似目标时，则再次进行步骤S102—步骤S104步所示过程。
如图4，本发明提供一种自动跟踪聚焦抓拍系统包括：摄像头1，通过内置的检测算法在大场景抓拍疑似目标，记录此时摄像头焦距及摄像头角度，并记录疑似目标位置。
跟踪算法启动模块2，用于启动跟踪算法的程序，调整摄像头角度，指向摄像头所记录的疑似目标位置。
焦距调整模块3，用于调整摄像头焦距，逐渐增大，进一步获取疑似目标的详细信息，使疑似目标的目标特征唯一准确性；
巡检状态恢复模块4，当在小场景中获取的可靠证据或摄像头焦距达到需求值时间要求后，调整摄像头焦距及角度恢复到巡检状态，继续进行下一阶段潜在跟踪聚焦抓拍。
本发明提供一种卡口设备静态抓拍识别方法，包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的卡口设备位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度。
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述卡口设备的详细信息。
在小场景中，对获取的卡口设备的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
下面结合实验效果对本发明作进一步描述。
本发明技术方案全程采用程序进行控制，结合智能化跟踪识别方法，通过合理的逻辑设计，实现一种通用的针对特定目标的自动跟踪聚焦抓拍方法，完全解决了人工跟踪聚焦方式中存在的对操作人员熟练程度要求较高、操作过程中的操作误差较大、人工工作量繁重等问题；同时对卡口设备的静态抓拍识别方法进行补充，在对特定目标进行跟踪的同时持续抓拍识别，进一步提高抓拍识别成功率。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动跟踪聚焦抓拍方法，其特征在于，所述自动跟踪聚焦抓拍方法包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的疑似目标位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述疑似目标的详细信息；
在小场景中，对获取的疑似目标的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
2.如权利要求1所述的自动跟踪聚焦抓拍方法，其特征在于，所述疑似目标包括无人机携带的摄像头在大场景中记录的占用应急车道违法车辆、货车占用客车道违法车辆。
3.如权利要求1所述的自动跟踪聚焦抓拍方法，其特征在于，所述疑似目标进一步包括：无人机携带的摄像头在大场景中记录的河道垃圾。
4.如权利要求1所述的自动跟踪聚焦抓拍方法，其特征在于，所述跟踪程序调整当前摄像头角度的方法包括：
跟踪程序不断调整摄像头角度使记录的疑似目标始终保持在画面中，摄像头水平方向进行360°自由旋转，竖直方向进行+60°～-120°调整，对疑似目标实时跟踪。
5.如权利要求1所述的自动跟踪聚焦抓拍方法，其特征在于，对获取的疑似目标可靠证据或摄像头焦距的唯一准确性识别后，调整摄像头角度恢复到巡检状态，继续进行大场景中的疑似目标抓拍发现过程。
6.一种实施权利要求1～5任意一项所述自动跟踪聚焦抓拍方法的自动跟踪聚焦抓拍系统，其特征在于，所述自动跟踪聚焦抓拍系统包括：摄像头，通过内置的检测算法在大场景抓拍疑似目标，记录此时摄像头焦距及摄像头角度，并记录疑似目标位置；
跟踪算法启动模块，用于启动跟踪算法的程序，调整摄像头角度，指向摄像头所记录的疑似目标位置；
焦距调整模块，用于调整摄像头焦距，逐渐增大，进一步获取疑似目标的详细信息，使疑似目标的目标特征唯一准确性；
巡检状态恢复模块，当在小场景中获取的可靠证据或摄像头焦距达到需求值时间要求后，调整摄像头焦距及角度恢复到巡检状态，继续进行下一阶段潜在跟踪聚焦抓拍。
7.一种实施权利要求1～5任意一项所述自动跟踪聚焦抓拍方法的无人机。
8.一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求1～5任意一项所述自动跟踪聚焦抓拍方法，包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的疑似目标位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述疑似目标的详细信息；
在小场景中，对获取的疑似目标的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～5任意一项所述自动跟踪聚焦抓拍方法。
10.一种卡口设备静态抓拍识别方法，其特征在于，所述卡口设备静态抓拍识别方法包括：
摄像头在大场景下记录抓拍的卡口设备位置，同时记录当前摄像头的焦距和角度；
通过跟踪程序调整当前摄像头角度及摄像头焦距，获取所述卡口设备的详细信息；
在小场景中，对获取的卡口设备的详细信息进行唯一准确性确认，再调整所述摄像头焦距及角度恢复起始状态。
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