CN111432187B - 一种异动目标跟踪方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异动目标跟踪方法、系统及装置，利用两台摄像机，其中一台完成大范围、广视角的扫描式监控形成区域覆盖，当其发现异动目标后，快速利用第二摄像机完成对异动目标的特写，从而获得超高清异动目标图像，增加识别准确度，采用第一图像采集模组和第二图像采集模组同轴转动，使其在水平视角上基本一致，当发现异动目标后，第二图像采集模组仅需做出相应的俯仰视角调节即可对准异常目标进行图像采集，省去了信息回传以及水平视角调节的反应时间，极大的提升了反应灵敏度。

Description

一种异动目标跟踪方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及视频采集领域，具体涉及一种异动目标跟踪方法、系统及装置。

背景技术

随着科技的进步，在安防监控、边境巡检、交通维护、人流监测、防爆处突等各领域，对于视频监控的智能化要求逐渐增高，而目前现存的智能跟踪云台主要基于雷达监控功能的智能跟踪云台和基于AI增强移动检测云台，但由于相关设备和技术的局限性，主要存在以下问题：

1）基于雷达监控功能的智能跟踪云台因为雷达信号发出传回需要时间间隔，若需要跟踪的主体单位时间内运动速度过快则可能造成收到的雷达信号大幅偏离该物体实际位置；且由于雷达技术的特殊性，对运动物体的辨别程度较低，通常使用视频AI进行处理分析，而视频链路与雷达链路之间存在时延，跟踪效果的实时性及准确度均会收到影响。

2）基于AI增强移动监测的云台，通常会直接在云台中内置人工智能跟踪算法，该方法由于拍摄分辨率和针对算法的硬件配置等问题，大多仅可运用于简单的监控场景，不能适应更复杂、精密性要求更高的监控环境。若要满足多种监控环境的需求，则需要针对该种环境做相应的定制，成本较高，且维护难度大，不利于大面积实施。

3）单一使用云台的进行监控，可能造成当多个异动同时产生时，云台由于仅能检测并跟踪一处异动而跟踪检测不全面；若多个云台同时操作，可能造成不同云台跟踪同一个主体，降低监控跟踪效率。

为了解决上述方案，公开号CN110599721A公开了一种监控方法、装置、系统及监控设备。该方法应用于监控系统中的第二监控设备，监控系统还包括第一监控设备，该方法包括：获得第一监控设备发送的第一位置信息，第一位置信息为场景中的第一目标对应的位置信息，第一目标为第一监控设备所识别到的触发第一异常规则的目标；根据第一位置信息，对第一目标进行放大监控；获得包含第一目标的辅助图像，辅助图像为第二监控设备放大监控第一目标时所采集的图像；判断辅助图像中的第一目标是否触发第二异常规则，如果是，确定第一目标为异常目标。通过本发明实施例提供的技术方案，第二监控设备所获得的辅助图像包含的目标的细节信息较为丰富，因此，可以提高异常目标的识别准确率。

上述专利中，为了对异常目标进行识别，采用双机组监控，其中一个发现异常目标，另一个对异常目标进行放大，其放大采用的方式是调节焦距的方式进行图像采集，基于常识可知，当调节相机焦距时，尤其是对于远距离下的目标，当其调节焦距放大以后得到的图像虽然被放大，但是其清晰度被明显降低，因此不能有效获取异常目标的超高清图像。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种异动目标跟踪方法、系统及装置，利用两台摄像机，其中一台完成大范围、广视角的扫描式监控形成区域覆盖，当其发现异动目标后，快速利用第二摄像机完成对异动目标的特写，从而获得超高清异动目标图像，增加识别准确度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种异动目标跟踪方法，用于实现视频系统中异动目标的即时跟踪，这里的视频系统一般指监控系统，也可以是视频分析系统或者是视频检测系统，本发明的目的是为系统提供相应的图像采集。

视频系统中包括第一图像采集模组和第二图像采集模组，该方法包括：

获取第一图像采集模组的第一图像，基于异动判断规则识别第一图像中的异动目标，并获得异动目标覆盖的图像区域坐标；

根据所述异动目标覆盖的图像区域坐标控制第二图像采集模组，第二图像采集模组对异动目标快速对准，获得异动目标区域的超高清图像；

其中，第一图像采集模组采集到的是视频采集区域的广角图像，第二图像采集模组采集到的是异动目标区域的超高清高倍图像。

本发明相比现有技术的进步在于本发明是利用广角图像作为监控大屏，获取监控高清画面，使其画面质量提高，其次，再通过采集异动目标的超高清图像，也就是说采集异动区域这个较小的范围内的图像，该图像的画质明显高于现有技术。

进一步的，所述第一图像采集模组与第二图像采集模组同Y轴设置，第二图像采集模组位于第一图像采集模组上方，使其水平监控视角保持实时同步，当发现异动目标时，第二监控设备仅需做俯仰视角调节。

在该设计中，第一图像采集模组与第二图像采集模组的动作关系包括以下几种情况，第一种情况是第一图像采集模组与第二图像采集模组一起转动，当第一图像采集模组发现异动目标后第二图像采集模组快速对准，第二种情况是第一图像采集模组与第二图像采集模组均固定不转动，后台服务器中预设有第二图像采集模组的动作条件，也就是异动目标的确定规则，当动作条件触发后第二图像采集模组开始动作。

进一步的，所述第一图像采集模组在视频采集过程中做水平旋转形成扫描式监控，其转角最大为360°，第二图像采集模组随之同步转动，并在发现异动目标后暂停水平旋转，以保证第二图像采集模组快速完成俯仰视角调节，使其快速对准异动目标。

进一步的，识别出所述第一图像采集模组中的异动目标后，计算出该异动目标与第二图像采集模组水平距离和高度差，从而确定出第二图像采集模组应调节的俯仰角度。

一种异动目标跟踪系统，该系统包括：

用于获取视频采集区域广角图像的第一图像采集模组，以及用于识别第一图像采集模组所采集的广角图像中异动目标的图像识别模块；

用于判断该异动目标是否成立以及用于确定该异动目标区域坐标的处理器模块；

用于获取异动目标超高清高倍图像的第二图像采集模组；处理器模块确定该所述异动目标成立后，控制所述第二图像采集模组对异动目标快速对准获取该异动目标的超高清高倍图像；

其中第一图像采集模组由第一摄像机+广角镜头组成，第二图像采集模组由第二摄像机+高倍镜头组成，且满足第一图像采集模组和第二图像采集模组同Y轴设置。

进一步的，所述第一摄像机为8K摄像机，第二摄像机为4K摄像机。

一种异动目标跟踪装置，该装置包括：

由第一摄像机+广角镜头组成的第一图像采集模组；

由第二摄像机+高倍镜头组成的第二图像采集模组；

用于驱动第一图像采集模组和第二图像采集模组在水平面内同步旋转的水平旋转机构；

以及服务器，所述服务器内置图像识别模块，用于完成对第一图像采集模组采集图像的异动目标识别；

受服务器控制，用于驱动第二图像采集模组快速对准异动目标的俯仰角调节机构。

进一步的，所述第一摄像机和第二摄像机同Y轴设置，所述第二摄像机位于第一摄像机上方。

进一步的，所述第一摄像机和第二摄像机并列设置在同一水平面内，水平旋转机构驱动第一摄像机和第二摄像机以两者中点为轴心旋转。

进一步的，所述水平旋转机构是由电机驱动的云台。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用第一图像采集模组和第二图像采集模组同轴转动，使其在水平视角上基本一致，当发现异动目标后，第二图像采集模组仅需做出相应的俯仰视角调节即可对准异常目标进行图像采集，省去了信息回传以及水平视角调节的反应时间，极大的提升了反应灵敏度；

2、本发明利用两组摄像机配合不同种类的光学镜头，实现大范围的高清图像采集，以及小范围（异动目标）的超高清图像，相比现有技术中通过改变焦距实现图像的放大，本发明中对异动目标利用高倍镜头+摄像机获取的超高清图像比焦距放大后的更加清晰。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明系统示意图；

图3为一种实施例的结构示意图；

图4是图3发现异动目标后的动作示意图；

图5是另一种实施例的结构示意图；

图6是图5的主视图；

图7是图5发现异动目标后的动作示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种异动目标跟踪方法，用于实现视频系统中异动目标的即时跟踪，视频系统中包括第一图像采集模组和第二图像采集模组，该方法包括：

获取第一图像采集模组的第一图像，基于异动判断规则识别第一图像中的异动目标，并获得异动目标覆盖的图像区域坐标。其中，第一图像一般是指大场景图像、景深图像以及大范围广域图像，第二图像是指第一图像中的异动目标区域图像。

换言之，在本步骤中自然而然的还包括一个异动目标的识别与判断，为了简化操作，该步骤中只对异动目标进行初步识别，并不做具体的详细识别，根据系统设置的异动目标规则进行异动目标的识别，在不同应用领域其规则不同，例如在森林防火视频系统中，异动目标一般是指火光、烟雾等，在交通系统中则可能是驾驶员没有系安全带等规则，则根据应用场景的不同，其判断规则也不同，这不是本方案将要讨论的目的，本方案的重点在于对异动目标区域的图像进行采集获取超高清画质图像。

即，第二个步骤是根据异动目标覆盖的图像区域坐标控制第二图像采集模组，第二图像采集模组对异动目标快速对准，获得异动目标区域的超高清图像。

本实施例中的第二图像采集模组区别于第一图像采集模组，也就是说第一图像采集模组和第二图像采集模组是由两组不同设备完成，区别于现有技术中是通过同一个镜头的焦距变换得到放大图像。在另一方面，第二图像采集模组和第一图像采集模组在运动模式上采用同步运动的方式，也就是实现其在水平视角内的视角同步，也就是说在一个视频系统中，第一图像采集模组采集到的广角图像，第二图像采集模组的视角与该广角图像重合，区别仅在于俯仰视角存在差异。

作为一种具体化实例，第一图像采集模组采集到的是视频采集区域的广角图像，第二图像采集模组采集到的是异动目标区域的超高清高倍图像。

进一步的，第一图像采集模组与第二图像采集模组同Y轴设置，第二图像采集模组位于第一图像采集模组上方，使其水平监控视角保持实时同步，当发现异动目标时，第二监控设备仅需做俯仰视角调节。

也就是说，在本实施例中第一图像采集模组与第二图像采集模组处于同一转轴控制下，即在水平视角上第一图像采集模组与第二图像采集模组保持相对静止，使得第一图像采集模组与第二图像采集模组的水平视角保持相同，当发现异动目标时，仅需做出俯仰视角的调节即可，在反应时间上更加快速灵敏，且与此同时，不影响第一图像采集模组的监控画面，而传统的视频系统中也有采用两组摄像头安装在同一设备上，调节时，只能在任何角度上进行同步调节，当其中一个镜头获得所需画面时，另一镜头则会丢失该画面而拍摄到其他场景画面，因此本实施方案相比于现有技术具有视频监控画面调节更灵敏以及更灵活的优势。

在另一方面，第一图像采集模组在视频采集过程中做水平旋转形成扫描式监控，其转角最大为360°，相比于现有技术中通过多镜头进行拼接的方式而言，本方案中形成的大屏监控画面是由同一相机拍摄得到，无需拼接，从而避免了图像在拼接过程中造成的视频质量下降的问题，因此相比于现有技术本方案还具有大屏画面清晰度更高的技术进步。在一图像采集模组做扫描式旋转时，第二图像采集模组随之同步转动，并在发现异动目标后暂停水平旋转，这里即存在一个视频画面暂停的技术效果，其避免的是相机移动状态下造成的视频画面失真现象，从而给保证画质更高，同时可用以保证第二图像采集模组设快速完成俯仰视角调节，使其快速对准异动目标。

在一方面，识别出第一图像采集模组中的异动目标后，计算出该异动目标与第二图像采集模组水平距离和高度差，从而确定出第二图像采集模组应调节的俯仰角度。

在另一方面，第一图像采集模组与第二图像采集模组的动作关系包括以下几种情况，第一种情况是第一图像采集模组与第二图像采集模组一起转动，当第一图像采集模组发现异动目标后第二图像采集模组快速对准，第二种情况是第一图像采集模组与第二图像采集模组均固定不转动，后台服务器中预设有第二图像采集模组的动作条件，这个动作条件也就是指异动目标的确定规则，当动作条件触发后第二图像采集模组开始动作。例如在一个具体实例中，以森林防火监控为例，当监控画面中出现冒烟、火光等情况即为动作条件，服务器内则应该植入能够识别冒烟、火光的确定规则。该动作触发后，第二图像采集模组快速对准，在该模式下，第一图像采集模组并未动作，也就是说第二图像采集模组的动作诱因主要是基于异动目标实现的，或者是基于预设的条件，一旦条件触发即开始动作。

也就是说，在另一个方面，第一图像采集模组也可以采用固定安装的模式，完成固定区域内的图像采集，第二图像采集模组由电机驱动，当发现异动目标后第二图像采集模组快速对准获得异动目标的超高清图像。

如图2所示，本实施例还提供一种异动目标跟踪系统，该系统包括：

用于获取视频采集区域广角图像的第一图像采集模组，以及用于识别第一图像采集模组所采集的广角图像中异动目标的图像识别模块；

用于判断该异动目标是否成立以及用于确定该异动目标区域坐标的处理器模块；

用于获取异动目标超高清高倍图像的第二图像采集模组；处理器模块确定该异动目标成立后，控制第二图像采集模组对异动目标快速对准获取该异动目标的超高清高倍图像；

其中第一图像采集模组由第一摄像机+广角镜头组成，第二图像采集模组由第二摄像机+高倍镜头组成，且满足第一图像采集模组和第二图像采集模组同Y轴设置。

换言之，本实施例提供的视频系统中，主要由前端图像采集设备，也就是第一图像采集模组和第二图像采集模组，以及后台服务器，即内置有处理器模块和图像识别模块的计算机服务器以及必要的传动系统组成，用于保证视频系统的正常工作和动作。其中传动系统主要是建立在目前的云台实现的。

优选的，在本实施例中第一摄像机为8K摄像机以保证大屏画面的高质量图像，第二摄像机为4K摄像机，其中4K摄像机与高倍镜头组成后就可获得达标的质量，除此之外第二摄像机也可以采用8K摄像机，但在实践中，由于异动目标范围较小，一般采用4K摄像机即可获得所需的技术指标。

如图3-7所示，本实施例还提供了一种异动目标跟踪装置，该装置包括：

由第一摄像机5+广角镜头6组成的第一图像采集模组；

由第二摄像机3+高倍镜头4组成的第二图像采集模组；

用于驱动第一图像采集模组和第二图像采集模组在水平面内同步旋转的水平旋转机构；

以及服务器，服务器内置图像识别模块，用于完成对第一图像采集模组采集图像的异动目标识别；

受服务器控制，用于驱动第二图像采集模组快速对准异动目标的俯仰角调节机构。

也就是说，本装置受控于软件控制实现自动调节，除此之外基于AI技术实现的异动目标跟踪控制，或者是直接由人工在后台通过终端设备手动跟踪异动目标。

参照图3所示，是一种最为简化的实施方式，在该实施结构下，一方面的，第一摄像机5和第二摄像机3同Y轴设置，第二摄像机3位于第一摄像机5上方。另一方面的，水平旋转机构由云台实现，其中具体包括底座1和平台2，底座1内置电机用于驱动平台2做水平视角旋转，其最大旋转视角为360°，但是在实际需求中一般130°即可满足需要。其中第一摄像机5直接固定在平台2上，由于其配合使用的是广角镜头6，因此无需做俯仰角度的调节即可获取大屏画面，相比于现有技术中采用拼接以及俯仰角调节实现大屏画面，本方案首先在成本上更低，无需多台摄像机完成，其次在于省去俯仰角调节，保证了图像画面的稳定性，避免了失真，同时提高了其反应的灵敏度。

在另一个方面，平台2还可以采用固定安装的模式或者说平台2处于静止状态，用于为完成固定区域内的图像采集。

在另一方面，第二摄像机3的安装是通过在平台2上设置一根类似于立柱9的结构，用于安装第二摄像机3，其第二摄像机3必须满足俯仰角度的调节，其具体方案可以是在立柱9增加一个与第一摄像机5安装位上下对称的固定座8，然后将第二摄像机3通过铰接轴7的方式安装在固定座8。在另一方面，铰接轴7是由电机驱动，换言之俯仰角调节机构是由铰接轴7和电机组成，其中电机采用减速电机实现，以保证其调节过程中的稳定性。

参考图4所示，在发现异动目标M后，在一方面，第一摄像机5保持不动，在另一方面，第二摄像机3快速调节俯仰角度对准异动目标M，通过高倍镜头4获取到异动目标M的超高清图像。

除上述方案以为，本实施例还提供另一种实现结构，参考图5和图6所示，在一方面，第一摄像机5和第二摄像机3并列设置在同一水平面内，水平旋转机构驱动第一摄像机和第二摄像机以两者中点为轴心旋转。具体而言是将第一摄像机5和第二摄像机3并列设置在同一平台2上，且采用中心对称的方式进行安装。当发现异动目标M后其动作原理与上述方案类似，参考图7所示，是捕捉异动目标M的某一状态图。

除以上结构以外，本实施例还提供一种第一图像采集模组和第二图像采集模组独立安装的结构，该结构下，第一图像采集模组和第二图像采集模组均由各自的驱动电机驱动，该模式下第一图像采集模组可能是处于固定状态下，也可以是转动状态下，当出现异动目标后，第二图像采集模组快速对准，或者是服务器内预设有触发条件，当触发条件被触发后第二图像采集模组即开始动作，该动作与第一图像采集模组的动作无关。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种异动目标跟踪方法，用于实现视频系统中异动目标的即时跟踪，其特征在于，视频系统中包括第一图像采集模组和第二图像采集模组，该方法包括：

获取第一图像采集模组的第一图像，基于异动判断规则识别第一图像中的异动目标，并获得异动目标覆盖的图像区域坐标；

根据所述异动目标覆盖的图像区域坐标控制第二图像采集模组，第二图像采集模组对异动目标快速对准，获得异动目标区域的超高清图像；

其中，第一图像采集模组采集到的是视频采集区域的超高清广角图像，第二图像采集模组采集到的是异动目标区域的超高清高倍图像；

用于驱动第一图像采集模组和第二图像采集模组在水平面内同步旋转的水平旋转机构，当发现异动目标时，第二图像采集模组仅需做俯仰视角调节；

所述第一图像采集模组与第二图像采集模组同Y轴设置，第二图像采集模组位于第一图像采集模组上方，使其水平监控视角保持实时同步；

所述第一图像采集模组在视频采集过程中做水平旋转形成扫描式全局图像，其转角最大为360°，第二图像采集模组随之同步转动，并在发现异动目标后暂停水平旋转，以保证第二图像采集模组快速完成俯仰视角调节，使其快速对准异动目标。

2.根据权利要求1所述的一种异动目标跟踪方法，其特征在于，识别出所述第一图像采集模组中的异动目标后，计算出该异动目标与第二图像采集模组水平距离和高度差，从而确定出第二图像采集模组应调节的俯仰角度。

3.一种异动目标跟踪系统，其特征在于，该系统包括：

用于获取视频采集区域广角图像的第一图像采集模组，以及用于识别第一图像采集模组所采集的广角图像中异动目标的图像识别模块；

用于判断该异动目标是否成立以及用于确定该异动目标区域坐标的处理器模块；

用于获取异动目标超高清高倍图像的第二图像采集模组；处理器模块确定该所述异动目标成立后，控制所述第二图像采集模组对异动目标快速对准获取该异动目标的超高清高倍图像；

其中第一图像采集模组由第一摄像机和广角镜头组成，第二图像采集模组由第二摄像机+高倍镜头组成，且满足第一图像采集模组和第二图像采集模组同Y轴设置；

所述第一图像采集模组在视频采集过程中做水平旋转形成扫描式全局图像，其转角最大为360°，第二图像采集模组随之同步转动，并在发现异动目标后暂停水平旋转，以保证第二图像采集模组快速完成俯仰视角调节，使其快速对准异动目标。

4.根据权利要求3所述的一种异动目标跟踪系统，其特征在于，所述第一摄像机为8K摄像机，第二摄像机为4K摄像机。

5.一种异动目标跟踪装置，其特征在于，该装置包括：

由第一摄像机和广角镜头组成的第一图像采集模组；

由第二摄像机和高倍镜头组成的第二图像采集模组；

用于驱动第一图像采集模组和第二图像采集模组在水平面内同步旋转的水平旋转机构；

以及服务器，所述服务器内置图像识别模块，用于完成对第一图像采集模组采集图像的异动目标识别；

受服务器控制，用于驱动第二图像采集模组快速对准异动目标的俯仰角调节机构；

所述第一图像采集模组与第二图像采集模组同Y轴设置，第二图像采集模组位于第一图像采集模组上方，使其水平监控视角保持实时同步；

所述第一图像采集模组在视频采集过程中做水平旋转形成扫描式全局图像，其转角最大为360°，第二图像采集模组随之同步转动，并在发现异动目标后暂停水平旋转，以保证第二图像采集模组快速完成俯仰视角调节，使其快速对准异动目标。

6.根据权利要求5所述的一种异动目标跟踪装置，其特征在于，所述水平旋转机构是由电机驱动的云台。

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