CN114268732A - 云台摄像机、云台摄像机的追踪控制方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

提供一种云台摄像机、云台摄像机的追踪控制方法、装置及设备。在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，分析目标对象在当前帧图像中的位置与当前帧图像的目标位置之间的误差值，可获知目标对象的运动姿态变化。且分析目标对象在当前帧图像和当前帧图像之前的任意一帧图像之间的误差距离变化值，可获知目标对象的相对空间位置，从而多维度的分析出目标对象当前的速度变化情况，解算出目标对象与云台摄像机支架的空间位置，通过精准对摄像机本体的拍摄角度进行调整，及时修正了目标对象在后续帧图像中的位置，使得目标对象始终保持在后续帧图像的目标位置，解决了由于目标对象运动变化剧烈而造成目标对象追踪丢失的情况。

Description

云台摄像机、云台摄像机的追踪控制方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种云台摄像机、云台摄像机的追踪控制方法、装置及设备。

背景技术

云台摄像机是一种支持调整拍摄方向且镜头焦距的摄像机，其优势在于在水平方向和垂直方向上可支持拍摄角度的调整以及支持沿光轴方向上的镜头焦距的调整，使得用户能够使用云台摄像机全方位地观察四周物体，且用户视野不会受到云台摄像机的如安装位置、安装角度以及镜头视角等因素的限制。

因此，在安防监控应用场景中，常常利用云台摄像机对移动的目标对象(如机动车、非机动车和行人等)进行自动追踪，使得目标对象保持在显示图像的设定区域，如中央区域。

通常，目标对象的移动会导致目标对象无法在显示图像的设定区域，而引起输出误差。云台摄像机中的云台需要通过自动控制方法来消除该误差。目前，云台可采用比例积分微分(proportional integral derivative，PID)控制器，借助该控制器的输出信号与输出误差信号形成一定的线性比例关系，可消除稳态的误差。

然而，目标对象的运动速度和运行方向的变化繁琐且无章可循，使得目标对象出现非线性变化，这与前述自动控制方法中消除误差的线性变化存在本质区别，容易导致前述自动控制方法的误差消除效果变差，甚至出现跟丢目标对象的情况。

发明内容

本申请实施例提供一种云台摄像机、云台摄像机的追踪控制方法、装置及设备，可以解决由于目标对象运动变化剧烈而导致目标对象追踪跟丢的问题，实现了准确跟踪运动变化剧烈的目标对象，使得目标对象能够始终显示在后续帧图像中的目标位置。

第一方面，本申请实施例提供一种云台摄像机，包括：摄像机本体、云台和云台控制器。

在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，云台控制器，用于获得摄像机本体采集的第一帧图像和第二帧图像，第一帧图像的采集时刻晚于第二帧图像的采集时刻。云台控制器，还用于确定目标对象在第一帧图像中的位置与第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值。云台控制器，还用于确定目标对象在第一帧图像中的位置和目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值。云台控制器，还用于基于第一距离差值和距离变化值，调整摄像机本体的拍摄角度，以使目标对象显示在摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，第三帧图像的采集时刻晚于第一帧图像的采集时刻。

其中，第一距离差值可以表征出目标对象显示在第一帧图像中的位置偏离第一帧图像的目标位置的距离误差，即第一距离差值可表明目标对象的运动姿态变化。

其中，距离变化值可以表征出目标对象从第二帧图像显示到第一帧图像的位置变化率，即距离变化值可表明目标图像的相对空间位置。

通过第一方面的云台摄像机，通过分析目标对象在当前帧图像中的位置与当前帧图像的目标位置之间的误差值以及目标对象在当前帧图像和当前帧图像之前的任意一帧图像之间的误差距离变化值，可准确获知目标对象的运动姿态变化、相对空间位置等信息，以便多维度的分析出目标对象当前的速度变化情况。从而，解算出目标对象与云台摄像机之间的空间位置，对摄像机本体的拍摄角度进行精准调整，以便及时修正目标对象在后续帧图像中的位置，使得目标对象始终保持在后续帧图像的目标位置，解决了由于目标对象运动变化剧烈而造成目标对象追踪丢失的情况，提高了追踪运动变化剧烈的目标对象的准确度，提升了对运动变化剧烈的目标对象的追踪能力。

在一种可能的设计中，云台控制器，具体用于基于第一距离差值和距离变化值，得到控制量参数，控制量参数包括云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值；控制云台中的第一马达按照云台在水平方向上的距离变化值对云台进行旋转，以及控制云台中的第二马达按照云台在垂直方向上的距离变化值对云台进行旋转，以调整摄像机本体的拍摄角度。

由此，云台服务器改变云台在水平方向和垂直方向上的旋转角度，可对云台的姿态的精准调整，从而调整了摄像机本体的拍摄角度，使得目标对象能够显示在后续帧图像中的目标位置。

在一种可能的设计中，控制量参数还包括摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值。云台控制器，还用于按照摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对摄像机本体的焦距进行调整，以使目标对象显示在第三帧图像的目标位置。

由此，除了云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值之外，云台服务器基于第一距离差值和距离变化值，还可获知目标对象当前运动线速度在摄像机本体的视球面上角速度变化的倍率，得到摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值。从而，云台服务器可及时调整摄像机本体的拍摄角度和调整摄像机的焦距，使得目标对象能够显示在后续帧图像的目标位置，提高了追踪近距离快速运动的目标对象的准确度，提升了对近距离快速运动的目标对象的追踪能力。

在一种可能的设计中，云台控制器，具体用于对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID控制系数；基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

在一种可能的设计中，云台控制器，具体用于对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID修正系数；将比例积分微分PID修正系数和比例积分微分PID初始系数的乘积确定为比例积分微分PID控制系数；基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

基于上述两种方式中改进的比例积分微分PID控制系数，云台服务器中的比例积分微分PID服务器可得到更为准确的控制量参数，减少目标对象在后续帧图像中的位置与后续帧图像中的目标位置之间的误差，及时调整目标对象在后续帧图像中的位置，使得目标对象显示在后续帧图像的目标位置，实现云台摄像机对目标对象更为精准的追踪。

在一种可能的设计中，云台控制器，还用于在第一帧图像的采集时刻，获取云台在垂直方向上的俯角；由于云台在竖直方向上的俯角增加，可以判定目标对象在向云台摄像机快速靠近。故，在俯角大于等于预设角度时，云台服务器可以确定目标对象的运动线速度变大，即表征目标对象快速移动。从而，云台服务器可以将云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，使得控制量参数变大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。由此，云台控制器基于控制量参数可控制云台单位时间内变化的距离变大，使得云台能够及时跟踪快速移动的目标对象。

在一种可能的设计中，预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

在一种可能的设计中，云台控制器，还用于确定目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值。由于目标对象在图像中的面积占比正向快速增大，可判定目标对象有快速靠近云台摄像机或者快速偏离目标位置的趋势。目标对象在图像中的面积占比较小甚至负向增大，可判定目标对象有快速远离云台摄像机的趋势。故，在面积变化值大于第一阈值，或者，面积变化值小于第二阈值且面积变化值的绝对值大于第三阈值时，云台控制器对云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值的至少一个值进行调整，使得控制量参数发生改变，得到调整后的控制量参数；将调整后的控制量参数确定为控制量参数。由此，云台控制器基于控制量参数可控制云台单位时间内变化能够及时跟踪快速移动的目标对象。

在一种可能的设计中，云台控制器，还用于在第一帧图像的采集时刻，获取摄像机本体的焦距。

由于云台服务器可判定目标对象所在的焦平面，在摄像机本体的焦距较大时，目标对象与云台摄像机之间的距离远，云台的转动幅度小，即需要的控制量参数需要调小。故，在摄像机本体的焦距大于第四阈值时，云台控制器将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，使得控制量参数变小，得到调小后的控制量参数；将调小后的控制量参数确定为控制量参数。由此，云台控制器基于控制量参数可控制云台单位时间内变化的距离变小，使得云台能够及时跟踪快速移动的目标对象。

或者，由于云台服务器可判定目标对象所在焦平面，在摄像机本体拍摄的焦距较小时，目标对象与云台摄像机之间的距离近，云台的转动幅度大，即需要的控制量参数需要调大。故，在摄像机本体的焦距小于第五阈值时，云台控制器将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，使得控制量参数变大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。由此，云台控制器基于控制量参数可控制云台单位时间内变化的距离变大，使得云台能够及时跟踪快速移动的目标对象。

由此，云台服务器通过读取云台在垂直方向上的俯角、目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值以及摄像机本体的焦距等参数，可以评估出目标对象当前运动线速度在摄像机本体的视球面上角速度变化的倍率，实现对摄像机本体的拍摄角度和摄像机本体的焦距的及时调整，以便目标对象能够显示在后续帧图像中的目标位置，使得云台摄像机能够更加准确地追踪近距离快速运动的目标对象，提升了对近距离快速运动的目标对象的追踪能力和准确度。

在一种可能的设计中，云台控制器，具体用于确定目标对象在第二帧图像中的位置与第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值；基于第一距离差值和第二距离差值，确定距离变化值。

在一种可能的设计中，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

第二方面，本申请实施例提供一种云台摄像机的追踪控制方法，在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时启动方法。该方法包括：获得摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像，第一帧图像的采集时刻晚于所述第二帧图像的采集时刻。确定目标对象在第一帧图像中的位置与第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值。确定目标对象在第一帧图像中的位置和目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值。基于第一距离差值和距离变化值，调整摄像机本体的拍摄角度，以使目标对象显示在摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，第三帧图像的采集时刻晚于第一帧图像的采集时刻。

在一种可能的设计中，基于第一距离差值和距离变化值，调整摄像机本体的拍摄角度，包括：基于第一距离差值和距离变化值，得到控制量参数，控制量参数包括云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值。控制云台中的第一马达按照云台在水平方向上的距离变化值对云台进行旋转，以及控制云台中的第二马达按照云台在垂直方向上的距离变化值对云台进行旋转，以调整摄像机本体的拍摄角度。

在一种可能的设计中，控制量参数还包括摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值。该方法还包括：按照摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对摄像机本体的焦距进行调整，以使目标对象显示在第三帧图像的目标位置。

在一种可能的设计中，基于第一距离差值和距离变化值，得到控制量参数，包括：对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID控制系数。基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

在一种可能的设计中，基于第一距离差值和距离变化值，得到控制量参数，包括：对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID修正系数。将比例积分微分PID修正系数和比例积分微分PID初始系数的乘积确定为比例积分微分PID控制系数。基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

在一种可能的设计中，该方法还包括：在第一帧图像的采集时刻，获取云台在垂直方向上的俯角。在俯角大于等于预设角度时，将云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

在一种可能的设计中，该方法还包括：确定目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值。在面积变化值大于第一阈值，或者，面积变化值小于第二阈值且面积变化值的绝对值大于第三阈值时，对云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值的至少一个值进行调整，得到调整后的控制量参数；将调整后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，该方法还包括：在第一帧图像的采集时刻，获取摄像机本体的焦距。在摄像机本体的焦距大于第四阈值时，将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，得到调小后的控制量参数；将调小后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，该方法还包括：在第一帧图像的采集时刻，获取摄像机本体的焦距。在摄像机本体的焦距小于第五阈值时，将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，确定目标对象在第一帧图像中的位置和目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值，包括：确定目标对象在第二帧图像中的位置与第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值。基于第一距离差值和第二距离差值，确定距离变化值。

在一种可能的设计中，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

上述第二方面以及上述第二方面的各可能的设计中所提供的云台摄像机的追踪控制方法，其有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的实施方式所带来的有益效果，在此不再赘述。

第三方面，本申请实施例提供一种云台摄像机的追踪控制装置，包括：获取模块，用于在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，获得摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像，第一帧图像的采集时刻晚于第二帧图像的采集时刻。确定模块，用于确定目标对象在第一帧图像中的位置与第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值。确定模块，还用于确定目标对象在第一帧图像中的位置和目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值。调整模块，用于基于第一距离差值和距离变化值，调整摄像机本体的拍摄角度，以使目标对象显示在摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，第三帧图像的采集时刻晚于第一帧图像的采集时刻。

在一种可能的设计中，调整模块，具体用于基于第一距离差值和距离变化值，得到控制量参数，控制量参数包括云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值；控制云台中的第一马达按照云台在水平方向上的距离变化值对云台进行旋转，以及控制云台中的第二马达按照云台在垂直方向上的距离变化值对云台进行旋转，以调整摄像机本体的拍摄角度。

在一种可能的设计中，控制量参数还包括摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值。调整模块，还用于按照摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对摄像机本体的焦距进行调整，以使目标对象显示在第三帧图像的目标位置。

在一种可能的设计中，调整模块，具体用于对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID控制系数；基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。或者，调整模块，具体用于对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID修正系数；将比例积分微分PID修正系数和比例积分微分PID初始系数的乘积确定为比例积分微分PID控制系数；基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

在一种可能的设计中，该装置还包括：第一获取模块，用于在第一帧图像的采集时刻，获取云台在垂直方向上的俯角。调整模块，还用于在俯角大于等于预设角度时，将云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

在一种可能的设计中，确定模块，还用于确定目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值。调整模块，还用于在面积变化值大于第一阈值，或者，面积变化值小于第二阈值且面积变化值的绝对值大于第三阈值时，对云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值的至少一个值进行调整，得到调整后的控制量参数；将调整后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，该装置还包括：第二获取模块，用于在第一帧图像的采集时刻，获取摄像机本体的焦距。

调整模块，还用于在摄像机本体的焦距大于第四阈值时，将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，得到调小后的控制量参数；将调小后的控制量参数确定为控制量参数。

或者，调整模块，还用于在摄像机本体的焦距小于第五阈值时，将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。

在一种可能的设计中，确定模块，具体用于确定目标对象在第二帧图像中的位置与第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值；基于第一距离差值和第二距离差值，确定距离变化值。

在一种可能的设计中，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

上述第三方面以及上述第三方面的各可能的设计中所提供的云台摄像机的追踪控制装置，其有益效果可以参见上述第二方面和第二方面的各可能的实施方式所带来的有益效果，在此不再赘述。

第四方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储程序指令；处理器用于调用存储器中的程序指令使得电子设备执行第二方面及第二方面任一种可能的设计中的云台摄像机的追踪控制方法。

第五方面，本申请提供一种芯片系统，芯片系统应用于包括存储器、显示屏和传感器的电子设备；芯片系统包括：处理器；当处理器执行存储器中存储的计算机指令时，电子设备执行第二方面及第二方面任一种可能的设计中的云台摄像机的追踪控制方法。

第六方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器使得电子设备执行时实现第二方面及第二方面任一种可能的设计中的云台摄像机的追踪控制方法。

第七方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括：执行指令，执行指令存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取执行指令，至少一个处理器执行执行指令使得电子设备实现第二方面及第二方面任一种可能的设计中的云台摄像机的追踪控制方法。

附图说明

图1A-图1B为本申请一实施例提供的云台摄像机的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制方法的流程示意图；

图3为本申请一实施例提供的采用模糊控制的比例积分微分PID控制器的示意图；

图4为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制方法的场景示意图；

图5为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制方法的场景示意图；

图6为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供一种云台摄像机、云台摄像机的追踪控制方法、云台摄像机的追踪控制装置、电子设备、计算机存储介质、计算机程序产品以及芯片系统，可准确获知目标对象的运动姿态变化、相对空间位置等信息，多维度的分析出目标对象的速度变化情况，从而解算出目标对象与云台摄像机之间的空间位置，对摄像机本体的拍摄角度进行精准调整，以便修正目标对象在后续帧图像中的位置，使得目标对象始终保持在后续帧图像的目标位置，解决了由于目标对象运动变化剧烈而造成目标对象追踪丢失的情况，提高了追踪运动变化剧烈的目标对象的准确度，提升了对运动变化剧烈的目标对象的追踪能力。

请参阅图1A-图1B，图1A-图1B为本申请一实施例提供的云台摄像机的结构示意图。如图1A-图1B所示，本申请实施例的云台摄像机可以包括：摄像机本体101、云台102和云台控制器103。

其中，摄像机本体101与云台控制器103之间通信连接，云台控制器103与云台102之间电连接。摄像机可以为球机(球形摄像机)，也可以为外接云台102的摄像机。云台控制器103可集成设置在摄像机本体101中，也可以与摄像机本体101分开设置。摄像机本体101与云台102可以一体设置，也可以分开设置。本申请实施例对前述内容均不做限定。

摄像机本体101包括镜头、传感器和处理器。

镜头的作用是把被观察目标的光像呈现在摄像机的传感器上。镜头通过将各种不同形状、不同介质(塑料、玻璃或晶体)的光学零件(反射镜、透射镜、棱镜)按一定方式组合起来，使得光线经过这些光学零件的透射或反射以后，按照人们的需要改变光线的传输方向而被接收器件接收，完成物体的光学成像过程。一般来说每个镜头都由多组不同曲面曲率的透镜按不同间距组合而成。间距和镜片曲率、透光系数等指标的选择决定了该镜头的焦距。镜头主要的参数指标包括：有效焦距、光圈、最大像面、视场角、畸变、相对照度等，各项指标数值决定了镜头的综合性能。

传感器(又称图像传感器)，是一种将光学影像转换成电子信号的器件，广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。常见的传感器包括：感光耦合元件(charge-coupleddevice,CCD)和互补式金属氧化物半导体(complementary MOS，CMOS)。CCD和CMOS均拥有大量(例如数千万)的感光二极管(photodiode)，每个感光二极管称为一个感光基元，每个感光基元对应一个像素。曝光时，该感光二极管在接受光线照射之后，把光信号转化成包含了亮度(或者亮度与颜色)的电信号，影像就随之被重新构建起来。拜尔(Bayer)阵列是一种常见的图像传感器技术，可以应用于CCD和CMOS中，拜耳阵列使用拜尔滤色镜让不同的像素点只对红、蓝、绿三原色光中的其中一种感光，这些像素交织在一起，然后通过去马赛克(demosaicing)内插来恢复原始影像。拜耳阵列可以应用于CCD或者CMOS中，应用了拜耳阵列的传感器又称为拜耳传感器。除了拜耳传感器之外，还有X3(Foveon公司开发)等传感器技术，X3技术采用三层感光元件，每层记录RGB的其中一个颜色通道，因此可以在一个像素上捕捉全部色彩的图像传感器。

处理器(又称图像处理器)用于对进行数字信号处理、图像信号处理(ISP)和编码等操作。

云台102是安装、固定摄像机本体101的支撑设备。随着云台102的旋转，可带动摄像机本体101的转动，从而改变摄像机本体101的旋转角度，使得摄像机本体101能够自动扫描预定区域。云台102可分为只能左右转转的水平旋转云台，以及即能左右旋转又能够上下旋转的全方位云台。云台102可由第一马达和第二马达组成的安装平台。其中，第一马达可用于实现云台102在水平方向上的旋转，第二马达可用于实现云台102在垂直方向上的旋转。且第一马达和第二马达可以为交流电机，也可以为直流电机。

为了便于说明，图1B示出了云台102可沿P轴在水平方向上进行旋转，也可沿T轴在竖直方向上进行旋转。其中，P轴(pan)，称为水平方向旋转轴，其垂直于水平面。T轴(tilt)，称为竖直方向旋转轴，其平行于水平面。

云台控制器103用于基于本申请实施例提供的追踪控制方法，可向云台102输出控制量参数，使得云台102中的马达基于控制量参数控制云台102发生旋转，来调整摄像机本体101的旋转角度。且云台控制器103还用于基于控制量参数，来调整摄像机本体101的焦距。其中，本申请对云台控制器103的数量、型号等参数不做限定。

在摄像机本体101对预定区域进行实时监控时，摄像机本体101可将采集到的图像传输给云台控制器103，使得云台控制器103可识别每帧图像中的目标对象。其中，目标对象可以为一个或者多个，本申请实施例对此不做限定。

在一些实施例中，云台控制器103中可设置有一算法模块，以便云台控制器103通过该算法模块确定目标对象是否符合预设规则。

其中，预设规则可以包括但不限于违反交通规则、闯入到私人住宅或者与犯罪嫌疑人的图像匹配等规则。

从而，在目标对象符合预设规则时，云台控制器103可触发执行本申请实施例提供的追踪控制方法，来修正目标对象在后续帧图像中的位置。

在另一些实施例中，云台控制器103可与终端设备通信连接，云台控制器103可从终端设备接收用户指示的追踪目标对象的指令。

或者，云台控制器103可与服务器通信连接，服务器与终端设备通信连接，云台控制器103可通过服务器接收终端设备发送的用户指示的追踪目标对象的指令。

其中，本申请对该指令的具体实现方式不做限定。例如，用户指定目标对象为目标A，或者，用户指定目标对象为在目标时刻内每帧图像中出现的目标。

从而，在接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，云台控制器103可触发执行本申请实施例提供的追踪控制方法，来修正目标对象在后续帧图像中的位置。

请参阅图2，图2为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制方法的流程示意图。如图2所示，以云台服务器103为执行主体，且当前帧图像以第一帧图像为例，当前帧图像之前的任意一帧图像以第二帧图像为例，当前帧图像之后的任意一帧图像以第三帧图像为例进行示意，本申请实施例的云台摄像机的追踪控制方法可以包括：

S101、获得摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像。

S102、确定目标对象在第一帧图像中的位置与第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值。

基于前述描述，云台服务器103已获知目标对象以及需要修正目标对象在后续帧图像中的位置。由此，云台服务器103可确定目标对象在第一帧图像中的位置，以及第一帧图像的目标位置(即目标对象正确显示在第一帧图像中显示的位置)。

其中，本申请对目标位置在第一帧图像中的具体位置不做限定。例如，目标位置为第一帧图像的中心区域。

从而，云台服务器103基于目标对象在第一帧图像中的位置与第一帧图像的目标位置，可得到第一距离差值。

其中，本申请对云台服务器103得到第一距离差值的实现方式不做限定。

在一些实施例中，云台服务器103可将目标对象在第一帧图像中的位置等同于目标对象在第一帧图像的中心坐标。同样地，云台服务器103可将第一帧图像的目标位置等同于目标位置的中心坐标。从而，云台服务器103可将前述两个中心坐标作差得到第一距离差值。

在另一些实施例中，云台服务器103中可设置有第一初始模型。其中，第一初始模型为两个不规则图像之间的距离差值的模型。云台服务器103可从目标对象在第一帧图像中的位置中取多个边界坐标。同样地，云台服务器103可也从第一帧图像的目标位置中取多个边界坐标。从而，云台服务器103将前述两组边界坐标输入到第一初始模型，并对第一初始模型进行训练，得到第一距离差值。

需要说明的是，本申请实施例包括但不限于上述两种实现方式。

S103、确定目标对象在第一帧图像中的位置和目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值。

云台服务器103可确定目标对象在第一帧图像中的位置，以及目标对象在第二帧图像中的位置。其中，第一帧图像的采集时刻晚于第二帧图像的采集时刻。例如，第二帧图像可以为第一帧图像的上一帧图像，也可以为第一帧图像之前的第N帧图像，N大于等于2，本申请实施例对此不做限定。

从而，云台服务器103基于目标对象在第一帧图像中的位置，以及目标对象在第二帧图像中的位置，可得到距离变化值。

其中，本申请实施例对云台服务器103得到距离变化值的具体实现方式不做限定。

在一些实施例中，云台服务器103采用与步骤S101中得到第一距离差值相同的方式，确定目标对象在第二帧图像中的位置与第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值。从而，云台服务器103可采用第一距离差值和第二距离差值的差值或商值等形式，作为距离变化值。其中，第一帧图像的目标位置与第二帧图像的目标位置相同。

在另一些实施例中，云台服务器103中可设置有第二初始模型。其中，第二初始模型为同一目标在两个图像中的距离变化值的模型。云台服务器103可从目标对象在第一帧图像中的位置中取多个边界坐标。同样地，云台服务器103可也从目标对象在第二帧图像中的位置中取多个边界坐标。从而，云台服务器103将前述两组边界坐标输入到第二初始模型，并对第二初始模型进行训练，得到距离变化值。

需要说明的是，本申请实施例包括但不限于上述两种实现方式。并且，步骤S102和步骤S103没有时序上的先后顺序，且步骤S102和步骤S103可同时执行，也可顺序执行。

S104、基于第一距离差值和距离变化值，调整摄像机本体的拍摄角度，以使目标对象显示在第三帧图像的目标位置。

一方面，云台服务器103基于第一距离差值可获知目标对象偏离第一帧图像的目标位置的距离误差，以便获知目标对象的运动姿态变化。

另一方面，云台服务器103基于距离变化值可获知目标对象从第二帧图像到第一帧图像的位置变化率，以便获知目标对象从第二帧图像运动到第一帧图像的相对空间位置。

从而，基于上述两个方面提及的目标对象的运动姿态变化、相对空间位置等信息，云台服务器103可多维度地分析出目标对象的速度变化情况，有利于解算出目标对象与云台摄像机之间的空间位置，以便精准地调整摄像机本体的拍摄角度，来调整目标对象在第三帧图像中的位置，使得目标对象能够显示在第三帧图像的目标位置。

其中，第三帧图像的采集时刻晚于第一帧图像的采集时刻。例如，第三帧图像可以为第一帧图像的下一帧图像，也可以为第一帧图像之后的第M帧图像，M大于等于2，本申请实施例对此不做限定。

本申请提供的云台摄像机的追踪控制方法，通过分析目标对象在当前帧图像中的位置与当前帧图像的目标位置之间的误差值以及目标对象在当前帧图像和当前帧图像之前的任意一帧图像之间的误差距离变化值，可准确获知目标对象的运动姿态变化、相对空间位置等信息，以便多维度的分析出目标对象当前的速度变化情况。从而，解算出目标对象与云台摄像机之间的空间位置，对摄像机本体的拍摄角度进行精准调整，以便及时修正目标对象在后续帧图像中的位置，使得目标对象始终保持在后续帧图像的目标位置，解决了由于目标对象运动变化剧烈而造成目标对象追踪丢失的情况，提高了追踪运动变化剧烈的目标对象的准确度，提升了对运动变化剧烈的目标对象的追踪能力。

本申请实施例中，云台服务器103基于第一距离差值和距离变化值，可得到控制量参数。

本领域技术人员可以理解，云台102是安装并固定摄像机本体101的支撑设备。从而，云台102在水平方向和竖直方向这两方向上的转动，可带动摄像机本体101在机械活动范围内向任意一个方向旋转，使得摄像机本体101对预定区域进行实时监控。

基于上述描述，控制量参数可用于调整云台102的姿态，使得调整摄像机本体101的拍摄角度可随着云台102的姿态的改变而发生改变。

下面，结合几个实施例，介绍云台服务器103得到控制量参数的具体实现方式。

在一些实施例中，云台服务器103基于第一距离差值和距离变化值，得到比例积分微分PID控制系数。云台服务器103便可采用比例积分微分PID控制系数的PID控制器，对云台102的姿态进行模糊处理，得到控制量参数。考虑到云台102可在水平方向和竖直方向上进行转动，云台服务器103可将控制量参数沿P轴与T轴正交分解为水平方向与竖直方向这两个方向的分量，即云台102在水平方向上的距离变化值和云台102在垂直方向上的距离变化值。

在另一些实施例中，考虑到云台102可在水平方向和竖直方向上进行转动，云台服务器103可将第一距离差值沿P轴和T轴正交分解为水平方向与竖直方向这两个方向的分量，以及将距离变化值正交分解为水平方向与竖直方向这两个方向的分量。

云台服务器103基于第一距离差值在水平方向的分量和距离变化值在水平方向的分量，得到水平方向上的比例积分微分PID控制系数。云台服务器103便可采用水平方向上的比例积分微分PID控制系数的PID控制器，对云台102的姿态进行模糊处理，得到云台102在水平方向上的距离变化值。

云台服务器103基于第一距离差值在竖直方向的分量和距离变化值在竖直方向的分量，得到竖直方向上的比例积分微分PID控制系数。云台服务器103便可采用竖直方向上的比例积分微分PID控制系数的PID控制器，对云台102的姿态进行模糊处理，得到云台102在垂直方向上的距离变化值。

从而，基于上述两种方式，云台控制器103可向云台102中的第一马达输出云台102在水平方向上的距离变化值，使得云台102中的第一马达按照云台102在水平方向上的距离变化值，确定第一马达的转速改变值。云台102中的第一马达基于第一马达的转速改变值，对云台102进行旋转，改变云台102在水平方向上的旋转角度，使得调整摄像机本体101的拍摄角度随着云台102的旋转而发生改变。

并且，云台控制器103可向云台102中的第二马达输出云台102在垂直方向上的距离变化值，使得云台102中的第二马达按照云台102在垂直方向上的距离变化值，确定第二马达的转速改变值。云台102中的第二马达基于第二马达的转速改变值，对云台102进行旋转，改变云台102在垂直方向上的旋转角度。

其中，本申请实施例对第一马达和第二马达的具体类型、参数、型号等参数不做限定。

由此，云台服务器103在水平方向和竖直方向上实现对云台102的姿态的精准调整，使得调整摄像机本体101的拍摄角度随着云台102的旋转而发生改变。另外，云台服务器103也可在水平方向或者竖直方向上实现对云台102的姿态的精准调整，无需在两个方向上共同调整云台102的姿态。

除了摄像机本体101的拍摄角度之外，云台服务器103还可以改变摄像机本体101的焦距。也就是说，在摄像机本体101的焦距改变时，摄像机本体101拍摄到的目标对象在当前帧图像中的位置会发生改变。其中，摄像机本体101的焦距指的是Z变倍(zoom)，称为变焦变倍。变倍：改变透镜和成像面的距离，达到使影像清晰的目标对象，即物镜的焦距不变，改变目镜的焦距来达到变倍的目的。变焦：改变镜头的焦距，即改变视角，即目镜的焦距不变，改变物镜的焦距来达到变焦的目的。

基于前述描述，控制量参数还可用于调整云台102的姿态和调整摄像机本体101的焦距，使得调整摄像机本体101的拍摄角度和调整摄像机本体101的焦距均可发生改变。

在一些实施例中，除了云台102在水平方向上的距离变化值和云台102在垂直方向上的距离变化值之外，控制量参数还可包括：摄像机本体101在光轴方向上的焦距变化值。

其中，云台服务器103得到云台102在水平方向上的距离变化值和云台102在垂直方向上的距离变化值的具体实现方式可参见前述描述内容，此处不做赘述。

由此，云台服务器103基于第一距离差值和距离变化值，可获知目标对象当前运动线速度在摄像机本体101的视球面上角速度变化的倍率，得到摄像机本体101在光轴方向上的焦距变化值。从而，云台控制器103可按照摄像机本体101在光轴方向上的焦距变化值对摄像机本体101的焦距进行精准调整，使得目标对象显示在第三帧图像的目标位置，提高了追踪近距离快速运动的目标对象的准确度，提升了对近距离快速运动的目标对象的追踪能力。

本申请实施例中，云台服务器103中设置有采用如图3示例性所示模糊控制的比例积分微分PID控制器。

下面，结合几个实施例，介绍比例积分微分PID控制器的模糊控制的工作原理。

在一些实施例中，云台服务器103将第一距离差值和距离变化值输入到比例积分微分PID控制器中。比例积分微分PID控制器将第一距离差值和距离变化值通过模糊算法的计算，可得到比例积分微分PID修正系数，即图3中的Ka、Kb、Kc。

从而，比例积分微分PID控制器将比例积分微分PID修正系数和比例积分微分PID初始系数(即图3中的Kp、Ki、Kd)的乘积确定为比例积分微分PID控制系数，即图3中的Ka*Kp、Kb*Ki、Kc*Kd。其中，比例积分微分PID控制系数可影响比例积分微分PID控制器中各项控制因数的大小，比例积分微分PID初始系数为比例积分微分PID控制器初始设定的控制参数。比例积分微分PID控制器便可基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

在另一些实施例中，云台服务器103将第一距离差值和距离变化值输入到比例积分微分PID控制器中。比例积分微分PID控制器将第一距离差值和距离变化值通过模糊算法的计算，可得到比例积分微分PID控制系数，即图3中的Ka*Kp、Kb*Ki、Kc*Kd。

从而，比例积分微分PID控制器基于比例积分微分PID控制系数，便可得到控制量参数。

基于前述两种方式中改进的比例积分微分PID控制系数，云台服务器103中的比例积分微分PID服务器可得到更为准确的控制量参数，减少目标对象在后续帧图像中的位置与后续帧图像中的目标位置之间的误差，及时调整目标对象在后续帧图像中的位置，使得目标对象显示在后续帧图像的目标位置，实现云台摄像机对目标对象更为精准的追踪。

其中，比例积分微分PID控制器可采用多种方式，将第一距离差值和距离变化值通过模糊算法的计算，可得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数。

在一些实施例中，比例积分微分PID控制器可通过查表的方式，基于第一距离差值和距离变化值，得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数，如图3中的Ka、Kb、Kc、Ka*Kp、Kb*Ki、Kc*Kd中的任意一个。

假设第一距离差值的变化范围是[-100,100]，距离变化值的变化范围是[-200,200]，则第一距离差值对应的控制程度如表1所示，距离变化值对应的控制程度如表2所示。

表1第一距离差值对应的控制程度

[-100,-50)	[-50,-10)	[-10,10)	[10,50)	[50,100]
					误差反向过大	误差反向略大	误差较小	误差正向略大	误差正向过大

表2距离变化值对应的控制程度

[-200,-50)	[-50,-5)	[-5,5)	[5,50)	[50,200]
					反向增长过快	反向增长略快	基本持平	正向增长略快	正向增长过快

基于表1和表2，云台服务器103可划分为5个控制力度的区间，即可组成一个5×5的模糊表，如表3所示。

表3模糊表

表3中，模糊表中的符号“+”和符号“-”分别表示控制力度。其中，一个“+”表示增大控制力度，多个“+”表示控制力度需要继续增大，一个“-”表示削弱控制力度，多个“-”表示控制力度需要继续削弱。

综上，比例积分微分PID控制器基于表3，可得到调整控制量参数的策略，即在第一距离差值较大且距离变化值较大时，云台服务器103可增大控制量参数的控制力度。在第一距离差值较大且距离变化值较小时，云台服务器103可削弱控制量参数的控制力度。

从而，比例积分微分PID控制器基于上述策略可以得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数。

在另一些实施例中，比例积分微分PID控制器可通过公式的方式，基于第一距离差值和距离变化值，得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数，如图3中的Ka、Kb、Kc、Ka*Kp、Kb*Ki、Kc*Kd中的任意一个。

例如，云台服务器103可将第一距离差值和距离变化值代入到公式一，得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数：

其中，a为第一距离差值，且第一距离差值的变化范围是[-A,A]。b为距离变化值，且距离变化值的变化范围是[-2A,2A]。m为得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数。

需要说明的是，本申请实施例包括但不限于查表或者公式的方式得到比例积分微分PID修正系数或者比例积分微分PID控制系数。

本申请实施例中，除了第一距离差值和距离变化值之外，云台服务器103还可通过其他参数来调整摄像机本体101的拍摄角度，或者，调整摄像机本体101的拍摄角度和摄像机本体101的焦距，使得目标对象显示在后续帧图像的目标位置。

本领域技术人员可以理解，云台102在竖直方向上的俯角增加，可以判定目标对象在向云台摄像机本体快速靠近。此时，目标对象的当前运动线速度映射于云台102的旋转角速度会显著增加。

请参阅图4，图4为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制方法的场景示意图。如图4所示，云台102位于观察点A，观察点A离水平面aa的高度为h，目标对象(图4中以小汽车为例进行示意)与观察点A在水平方向上的距离为s。观察点A与目标对象之间的连线即为视线，视线与观察点A的垂直方向之间的夹角为θ，且θ与云台102在垂直方向上的俯角互为余角。

假设目标对象沿水平面aa匀速向观察点A靠近，云台102的视线随着目标对象的移动而旋转，故θ发生变化，对应于云台102在竖直方向上的俯角发生变化。

其中，通过公式二可得到θ：

其中，通过公式三可得到云台102的旋转角速度与目标对象的线速度之间的关系：

其中，v_θ是云台102的旋转角速度，v_s是目标对象的线速度。

进而，随着目标对象靠近观察点A，s逐渐变小，

因子逐渐变大。因此，目标对象的当前运动线速度映射于云台102的旋转角速度会显著增加。

基于上述描述，云台控制器103在第一帧图像的采集时刻，可获取云台102在垂直方向上的俯角。在俯角大于等于预设角度时，云台服务器103可按照一定比例，将云台102在水平方向上的距离变化值和云台102在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，使得控制量参数变大，得到调大后的控制量参数。从而，云台服务器103将调大后的控制量参数作为最终的控制参数来调整云台102的姿态，使得云台102单位时间内变化的距离变大，能够及时追踪到近距离快速运动的目标对象。

其中，本申请实施例对预设角度的大小不做限定。例如，预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

本领域技术人员可以理解，当目标对象在图像中的面积占比正向快速增大时，云台服务器103可判定目标对象有快速靠近云台摄像机或者快速偏离目标位置的趋势。另外，在此趋势下，云台服务器103再结合距离变化值可及时调整云台102的姿态，使得摄像机本体101的拍摄角度及时发生改变。当目标对象在图像中的面积占比较小甚至负向增大时，云台服务器103可判定目标对象有快速远离云台摄像机的趋势。

基于上述描述，云台控制器103可确定目标对象在第一帧图像中的面积占比值，以及目标对象在第二帧图像中的面积占比值。从而，云台控制器103将前述两个面积占比值的差值或者商值的形式，作为目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值。

在面积变化值大于第一阈值，或者，面积变化值小于第二阈值且面积变化值的绝对值大于第三阈值时，云台控制器103可按照一定比例，对云台102在水平方向上的距离变化值、云台102在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体101在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值进行调整，使得控制量参数发生改变，得到调整后的控制量参数。从而，云台服务器103将调整后的控制量参数作为最终的控制量参数来调整摄像机本体101的拍摄角度和摄像机本体101的焦距，使得云台102单位时间内变化的距离能够及时追踪到近距离快速运动的目标对象。

其中，本申请实施例对第一阈值、第二阈值和第三阈值的大小不做限定。

本领域技术人员可以理解，云台102的同一角速度情况下，Z变倍越大，摄像机本体101的焦距越大，画面焦平面的线速度也就越大。云台102的同一线速度情况下，Z变倍越大，摄像机本体101的焦距越大，画面焦平面的角速度也就越小。且摄像机本体101的Z变倍对应于画面焦平面的线速度。故，目标对象的距离远近影响到摄像机本体101的Z变倍的大小。一般情况下，距离越远，Z变倍越大。

请参阅图5，图5为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制方法的场景示意图。如图5所示，云台摄像机位于观察点B。

假设两个目标对象(图5中以小汽车A1和A2为例进行示意)：一个目标对象A1需要摄像机本体101的Z变倍为z倍，另一个目标对象A2需要摄像机本体101的Z变倍为20z倍，两个目标对象分别与观察点A之间的距离比约为1:20。

在两个目标对象沿同一个bb方向向云台摄像机侧向移动相同距离时，Z变倍大的摄像机本体101对应的云台102的转动幅度较小，Z变倍小的摄像机本体101拍摄对应的云台102的转动幅度较大。

因此，云台服务器103可判定目标对象所在的焦平面，在摄像机本体101的Z变倍较大时，目标对象与云台摄像机之间的距离远，云台102的转动幅度小，即Z变倍较大的摄像机本体101对应的云台102需要的控制量参数，比Z变倍小的摄像机本体101对应的云台102需要的控制量参数更小。

云台服务器103可判定目标对象所在焦平面，在摄像机本体101拍摄的Z变倍较小时，目标对象与云台摄像机之间的距离近，云台102的转动幅度大，即Z变倍较小的摄像机本体101对应的云台102需要的控制量参数，比Z变倍大的摄像机本体101对应的云台102需要的控制量参数更大。

基于上述描述，云台控制器103在第一帧图像的采集时刻，获取摄像机本体101的焦距。

在摄像机本体101的焦距大于第四阈值时，云台控制器103可按照一定比例，将云台102在水平方向上的距离变化值、云台102在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体101在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，使得控制量参数变小，得到调小后的控制量参数。从而，云台服务器103将调小后的控制量参数作为最终的控制量参数来调整摄像机本体101的拍摄角度和/或摄像机本体101的焦距，使得云台102单位时间内变化的距离变小和/或摄像机本体101的焦距变小，能够及时追踪到近距离快速运动的目标对象。

在摄像机本体101的焦距小于第五阈值时，云台控制器103可按照一定比例，将云台102在水平方向上的距离变化值、云台102在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体101在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，使得控制量参数变大，得到调大后的控制量参数。从而，云台服务器103将调大后的控制量参数作为最终的控制量参数来调整摄像机本体101的拍摄角度和/或摄像机本体101的焦距，使得云台102单位时间内变化的距离变大和/或摄像机本体101的焦距变大，能够及时追踪到近距离快速运动的目标对象。

其中，本申请实施例对第四阈值和第五阈值的大小不做限定。

综上，本申请实施例中，云台服务器103通过读取云台102在垂直方向上的俯角、目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值以及摄像机本体101的焦距等参数，可以评估出目标对象当前运动线速度在摄像机本体101的视球面上角速度变化的倍率，实现对摄像机本体101的拍摄角度和摄像机本体101的焦距的调整，使得云台摄像机能够更加准确地追踪近距离快速运动的目标对象，提升了对近距离快速运动的目标对象的追踪能力和准确度。

示例性地，本申请实施例还提供一种云台摄像机的追踪控制装置。

请参阅图6，图6为本申请一实施例提供的云台摄像机的追踪控制装置的结构示意图。如图6所示，本申请实施例的云台摄像机的追踪控制装置可以包括：

获取模块11，用于获得摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像，第一帧图像的采集时刻晚于第二帧图像的采集时刻。

确定模块12，用于在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，确定目标对象在第一帧图像中的位置与第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值。

确定模块12，还用于确定目标对象在第一帧图像中的位置和目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值。

调整模块13，用于基于第一距离差值和距离变化值，调整摄像机本体的拍摄角度，以使目标对象显示在摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，第三帧图像的采集时刻晚于第一帧图像的采集时刻。

在一些实施例中，调整模块13，具体用于基于第一距离差值和距离变化值，得到控制量参数，控制量参数包括云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值；控制云台中的第一马达按照云台在水平方向上的距离变化值对云台进行旋转，以及控制云台中的第二马达按照云台在垂直方向上的距离变化值对云台进行旋转，以调整摄像机本体的拍摄角度。

在一些实施例中，控制量参数还包括摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值。调整模块13，还用于按照摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对摄像机本体的焦距进行调整，以使目标对象显示在第三帧图像的目标位置。

在一些实施例中，调整模块13，具体用于对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID控制系数；基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

或者，调整模块13，具体用于对第一距离差值和距离变化值进行模糊处理，得到比例积分微分PID修正系数；将比例积分微分PID修正系数和比例积分微分PID初始系数的乘积确定为比例积分微分PID控制系数；基于比例积分微分PID控制系数，得到控制量参数。

在一些实施例中，获取模块11，还用于在第一帧图像的采集时刻，获取云台在垂直方向上的俯角。调整模块13，还用于在俯角大于等于预设角度时，将云台在水平方向上的距离变化值和云台在垂直方向上的距离变化值的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。

在一些实施例中，预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

在一些实施例中，确定模块12，还用于确定目标对象在第一帧图像和第二帧图像中的面积变化值。调整模块13，还用于在面积变化值大于第一阈值，或者，面积变化值小于第二阈值且面积变化值的绝对值大于第三阈值时，对云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值的至少一个值进行调整，得到调整后的控制量参数；将调整后的控制量参数确定为控制量参数。

在一些实施例中，获取模块11，用于在第一帧图像的采集时刻，获取摄像机本体的焦距。调整模块13，还用于在摄像机本体的焦距大于第四阈值时，将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值的至少一个值调小，得到调小后的控制量参数；将调小后的控制量参数确定为控制量参数。

或者，调整模块13，还用于在摄像机本体的焦距小于第五阈值时，将云台在水平方向上的距离变化值、云台在垂直方向上的距离变化值以及摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将调大后的控制量参数确定为控制量参数。

在一些实施例中，确定模块12，具体用于确定目标对象在第二帧图像中的位置与第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值；基于第一距离差值和第二距离差值，确定距离变化值。

在一些实施例中，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

本申请实施例提供的云台摄像机的追踪控制装置，可执行上述方法实施例，其具体实现原理和技术效果，可参见上述方法实施例，本申请实施例此处不再赘述。

示例性地，本申请提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储程序指令；处理器用于调用存储器中的程序指令使得电子设备执行前文实施例中的云台摄像机的追踪控制方法。

示例性地，本申请提供一种芯片系统，芯片系统应用于包括存储器、显示屏和传感器的电子设备；芯片系统包括：处理器；当处理器执行存储器中存储的计算机指令时，电子设备执行前文实施例中的云台摄像机的追踪控制方法。

示例性地，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器使得电子设备执行时实现前文实施例中的云台摄像机的追踪控制方法。

示例性地，本申请提供一种计算机程序产品，包括：执行指令，执行指令存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取执行指令，至少一个处理器执行执行指令使得电子设备实现前文实施例中的云台摄像机的追踪控制方法。

在上述实施例中，全部或部分功能可以通过软件、硬件、或者软件加硬件的组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

Claims (27)

1.一种云台摄像机，其特征在于，包括：摄像机本体、云台和云台控制器；

在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，

所述云台控制器，用于获得所述摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像，所述第一帧图像的采集时刻晚于所述第二帧图像的采集时刻；

所述云台控制器，还用于确定所述目标对象在所述第一帧图像中的位置与所述第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值；

所述云台控制器，还用于确定所述目标对象在所述第一帧图像中的位置和所述目标对象在所述第二帧图像中的位置之间的距离变化值；

所述云台控制器，还用于基于所述第一距离差值和所述距离变化值，调整所述摄像机本体的拍摄角度，以使所述目标对象显示在所述摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，所述第三帧图像的采集时刻晚于所述第一帧图像的采集时刻。

2.根据权利要求1所述的云台摄像机，其特征在于，

所述云台控制器，具体用于基于所述第一距离差值和所述距离变化值，得到控制量参数，所述控制量参数包括所述云台在水平方向上的距离变化值和所述云台在垂直方向上的距离变化值；控制所述云台中的第一马达按照所述云台在水平方向上的距离变化值对所述云台进行旋转，以及控制所述云台中的第二马达按照所述云台在垂直方向上的距离变化值对所述云台进行旋转，以调整所述摄像机本体的拍摄角度。

3.根据权利要求2所述的云台摄像机，其特征在于，所述控制量参数还包括所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值；

所述云台控制器，还用于按照所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对所述摄像机本体的焦距进行调整，以使所述目标对象显示在所述第三帧图像的目标位置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的云台摄像机，其特征在于，所述云台控制器，还用于在所述第一帧图像的采集时刻，获取所述云台在垂直方向上的俯角；在所述俯角大于等于预设角度时，将所述云台在水平方向上的距离变化值和所述云台在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将所述调大后的控制量参数确定为所述控制量参数。

5.根据权利要求4所述的云台摄像机，其特征在于，所述预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的云台摄像机，其特征在于，所述云台控制器，还用于在所述第一帧图像的采集时刻，获取所述摄像机本体的焦距；在所述摄像机本体的焦距大于第四阈值时，将所述云台在水平方向上的距离变化值、所述云台在垂直方向上的距离变化值以及所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，得到调小后的控制量参数；将所述调小后的控制量参数确定为所述控制量参数；或者，在所述摄像机本体的焦距小于第五阈值时，将所述云台在水平方向上的距离变化值、所述云台在垂直方向上的距离变化值以及所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，得到调大后的所述控制量参数；将所述调大后的控制量参数确定为所述控制量参数。

7.根据权利要求1-6任一项所述的云台摄像机，其特征在于，所述云台控制器，具体用于确定所述目标对象在所述第二帧图像中的位置与所述第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值；基于所述第一距离差值和所述第二距离差值，确定所述距离变化值。

8.根据权利要求1-7任一项所述的云台摄像机，其特征在于，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

9.一种云台摄像机的追踪控制方法，其特征在于，

在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时启动所述方法；

所述方法包括：

获得摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像，所述第一帧图像的采集时刻晚于所述第二帧图像的采集时刻；

确定所述目标对象在第一帧图像中的位置与所述第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值；

确定所述目标对象在所述第一帧图像中的位置和所述目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值；

基于所述第一距离差值和所述距离变化值，调整所述摄像机本体的拍摄角度，以使所述目标对象显示在所述摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，所述第三帧图像的采集时刻晚于所述第一帧图像的采集时刻。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一距离差值和所述距离变化值，调整所述摄像机本体的拍摄角度，包括：

基于所述第一距离差值和所述距离变化值，得到控制量参数，所述控制量参数包括所述云台在水平方向上的距离变化值和所述云台在垂直方向上的距离变化值；

控制所述云台中的第一马达按照所述云台在水平方向上的距离变化值对所述云台进行旋转，以及控制所述云台中的第二马达按照所述云台在垂直方向上的距离变化值对所述云台进行旋转，以调整所述摄像机本体的拍摄角度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制量参数还包括所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值；所述方法还包括：

按照所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对所述摄像机本体的焦距进行调整，以使所述目标对象显示在所述第三帧图像的目标位置。

12.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一帧图像的采集时刻，获取所述云台在垂直方向上的俯角；

在所述俯角大于等于预设角度时，将所述云台在水平方向上的距离变化值和所述云台在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将所述调大后的控制量参数确定为所述控制量参数。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

14.根据权利要求9-13任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一帧图像的采集时刻，获取所述摄像机本体的焦距；

在所述摄像机本体的焦距大于第四阈值时，将所述云台在水平方向上的距离变化值、所述云台在垂直方向上的距离变化值以及所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，得到调小后的控制量参数；将所述调小后的控制量参数确定为所述控制量参数；

或者，

在所述摄像机本体的焦距小于第五阈值时，将所述云台在水平方向上的距离变化值、所述云台在垂直方向上的距离变化值以及所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将所述调大后的控制量参数确定为所述控制量参数。

15.根据权利要求9-14任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标对象在所述第一帧图像中的位置和所述目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值，包括：

确定所述目标对象在所述第二帧图像中的位置与所述第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值；

基于所述第一距离差值和所述第二距离差值，确定所述距离变化值。

16.根据权利要求9-15任一项所述的方法，其特征在于，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

17.一种云台摄像机的追踪控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在目标对象符合预设规则或者接收到用户指示的追踪目标对象的指令时，获得摄像机本体所采集的第一帧图像和第二帧图像，所述第一帧图像的采集时刻晚于所述第二帧图像的采集时刻；

确定模块，用于确定所述目标对象在第一帧图像中的位置与所述第一帧图像的目标位置之间的第一距离差值；

确定模块，还用于确定所述目标对象在所述第一帧图像中的位置和所述目标对象在第二帧图像中的位置之间的距离变化值；

调整模块，用于基于所述第一距离差值和所述距离变化值，调整所述摄像机本体的拍摄角度，以使所述目标对象显示在所述摄像机本体采集的第三帧图像的目标位置，所述第三帧图像的采集时刻晚于所述第一帧图像的采集时刻。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述调整模块，具体用于基于所述第一距离差值和所述距离变化值，得到控制量参数，所述控制量参数包括所述云台在水平方向上的距离变化值和所述云台在垂直方向上的距离变化值；控制所述云台中的第一马达按照所述云台在水平方向上的距离变化值对所述云台进行旋转，以及控制所述云台中的第二马达按照所述云台在垂直方向上的距离变化值对所述云台进行旋转，以调整所述摄像机本体的拍摄角度。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述控制量参数还包括所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值；

所述调整模块，还用于按照所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值对所述摄像机本体的焦距进行调整，以使所述目标对象显示在所述第三帧图像的目标位置。

20.根据权利要求17-19任一项所述的装置，其特征在于，

所述获取模块，还用于在所述第一帧图像的采集时刻，获取所述云台在垂直方向上的俯角；

所述调整模块，还用于在所述俯角大于等于预设角度时，将所述云台在水平方向上的距离变化值和所述云台在垂直方向上的距离变化值中的至少一个值调大，得到调大后的控制量参数；将所述调大后的控制量参数确定为所述控制量参数。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述预设角度的取值范围为大于等于20°且小于等于90°。

22.根据权利要求17-21任一项所述的装置，其特征在于，

所述获取模块，还用于在所述第一帧图像的采集时刻，获取所述摄像机本体的焦距；

所述调整模块，还用于在所述摄像机本体的焦距大于第四阈值时，将所述云台在水平方向上的距离变化值、所述云台在垂直方向上的距离变化值以及所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调小，得到调小后的所述控制量参数；将所述调小后的控制量参数确定为所述控制量参数；

或者，

所述调整模块，还用于在所述摄像机本体的焦距小于第五阈值时，将所述云台在水平方向上的距离变化值、所述云台在垂直方向上的距离变化值以及所述摄像机本体在光轴方向上的焦距变化值中的至少一个值调大，得到调大后的所述控制量参数；将所述调大后的控制量参数确定为所述控制量参数。

23.根据权利要求17-22任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于确定所述目标对象在所述第二帧图像中的位置与所述第二帧图像的目标位置之间的第二距离差值；基于所述第一距离差值和所述第二距离差值，确定所述距离变化值。

24.根据权利要求17-23任一项所述的装置，其特征在于，目标位置为任意一帧图像的中心区域。

25.一种电子设备，包括：显示屏；一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序；其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中；其特征在于，所述一个或多个处理器在执行所述一个或多个计算机程序时，使得所述电子设备实现如权利要求9-16任一项所述的方法。

26.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求9-16任一项所述的方法。

27.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求9-16任一项所述的方法。

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