CN114938429A - 一种目标跟踪方法、系统、设备及计算机可读介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种目标跟踪方法、系统、设备及介质，首先获取图像拍摄装置拍摄的视频或图像，然后对所拍摄的视频或图像进行目标识别，确定是否存在目标；如果存在目标，则将目标在视频或图像中的像素位置信息传输给云台，云台再根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域；最后利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。本发明对目标进行跟踪拍摄时，通过云台或转动机构调整图像拍摄装置的角度，可以将目标显示预设显示区域，从而保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标，解决了现有监控设备跟不上目标或容易出现脱靶的问题。

Description

一种目标跟踪方法、系统、设备及计算机可读介质
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种目标跟踪方法、系统、设备及计算机可读介质。
背景技术
目前，许多监控设备可对特定目标进行跟踪及抓拍取证，但在跟踪及抓拍取证时，许多监控设备存在跟踪不及时或跟踪时抖动的问题，进而导致目标脱靶、虚焦和漏抓的问题。同时，许多监控设备在对特定目标进行跟踪及抓拍取证时，运动画面变化较大，导致容易错误识别现象增多。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种目标跟踪方法、系统、设备及计算机可读介质，用于解决现有技术中的监控设备在对特定目标进行跟踪及抓拍取证时存在的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种目标跟踪方法，应用于云台，所述方法包括以下步骤：
获取目标在视频或图像中的像素位置信息，所述视频或图像由图像拍摄装置拍摄得到；
根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在所述图像拍摄装置中的预设显示区域；
利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
可选地，根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：
将所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，记为目标像素位置信息；
获取所述图像拍摄装置中预设显示区域的像素位置信息，记为预设像素位置信息；
根据所述目标像素位置信息和所述预设像素位置信息，计算所述图像拍摄装置在水平方向上需要转动的角度，记为水平转动角度；以及，计算所述图像拍摄装置在垂直方向上需要转动的角度，记为垂直转动角度；
按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在预设显示区域。
可选地，按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：
获取所述目标的最大移动速度，以及所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度、所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度；
根据所述目标的最大移动速度、所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度以及所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度，分别计算转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动；
按照所述水平转动角度和所述转动机构在水平方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行水平方向调整；以及，按照所述垂直转动角度和所述转动机构在垂直方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行垂直方向调整。
可选地，所述方法还包括：判断所述云台在预设时间段内是否连续接收到所述目标的像素位置信息；
若所述云台未连续接收到所述目标的像素位置信息，则根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行驱动控制，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动；
若所述云台连续接收到所述目标的像素位置信息，则判断所述目标在预设时间段内是否静止；如果所述目标处于静止，则按照预设增量速度驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；如果所述目标未处于静止，则根据所述目标的实时速度和所述预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
可选地，如果所述目标未处于静止，则所述方法还包括：
获取所述目标在预设时间内的移动方向；
判断所述目标在预设时间内的移动方向是否连续朝某个方向变化；若是，则确定所述目标处于运动；若否，则确定所述目标处于抖动；
当所述目标处于运动或抖动时，根据所述目标的实时速度和预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
可选地，利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄前，所述方法还包括：
获取所述目标在第一时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第一目标框；
获取所述目标在第二时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第二目标框；其中，所述第一时刻和所述第二时刻为相邻时刻，且所述第一时刻的时间早于所述第二时刻；
根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离和垂直移动距离；
判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离是否超过预设水平移动距离阈值，以及判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的垂直移动距离是否超过预设垂直移动距离阈值；
若水平移动距离超过预设水平移动距离阈值，或者，垂直移动距离超过预设垂直移动距离阈值，则判定第二目标框为误识别框，停止对所述目标进行跟踪拍摄；
若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
可选地，若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则还包括：
根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平偏移比例和垂直偏移比例；
获取速度增量基数，并根据所述速度增量基数和所述水平偏移比例计算水平速度增量，以及根据所述速度增量基数和所述垂直偏移比例计算垂直速度增量；
当所述目标处于静止时，根据所述水平速度增量和所述垂直速度增量对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
本发明还提供一种目标跟踪系统，应用于云台，所述系统包括有：
数据采集模块，用于获取目标在视频或图像中的像素位置信息，所述视频或图像由图像拍摄装置拍摄得到；
角度调整模块，用于根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在所述图像拍摄装置中的预设显示区域；
目标跟踪模块，用于根据调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
本发明还提供一种目标跟踪设备，包括：
处理器；和
存储有指令的计算机可读介质，当所述处理器执行所述指令时，使得所述设备执行如上述中任意一项所述的方法。
本发明还提供一种计算机可读介质，其上存储有指令，所述指令由处理器加载并执行如上述中任意一项所述的方法。
如上所述，本发明提供一种目标跟踪方法、系统、设备及计算机可读介质，具有以下有益效果：
本发明首先获取图像拍摄装置(例如监控设备)拍摄的视频或图像，然后对所拍摄的视频或图像进行目标识别，确定所获取的视频或图像是否存在目标，如果存在目标，则将目标在视频或图像中的像素位置信息传输给云台，云台再根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域(例如中心区域)；最后利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。本发明利用图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄时，通过云台或转动机构调整图像拍摄装置的角度，可以先将目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域，从而保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标，解决了现有监控设备跟不上目标或容易出现脱靶的问题。
附图说明
图1为一实施例提供的目标跟踪方法的流程示意图；
图2为另一实施例提供的目标跟踪方法的流程示意图；
图3为一实施例提供的目标跟踪系统的硬件结构示意图；
图4为另一实施例提供的目标跟踪系统的硬件结构示意图；
图5为一实施例提供的目标跟踪设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本实施例提供一种目标跟踪方法，应用于云台，所述方法包括以下步骤：
S100，获取目标在视频或图像中的像素位置信息；作为一示例，云台获取目标在视频或图像中的像素位置信息的过程可以是：获取图像拍摄装置实时拍摄的视频或图像拍摄装置预先拍摄的视频，利用目标识别算法对所得到的视频进行目标识别，确定对应视频中是否存在目标；如果存在，则将目标在视频中的像素位置信息传输给云台；如果不存在，则重新获取新的视频进行目标识别。作为另一示例，云台获取目标在图像中的像素位置信息的过程可以是：获取图像拍摄装置实时拍摄的视频或图像拍摄装置预先拍摄的视频，对所拍摄的视频进行分帧，得到多帧图像；利用目标识别算法对所得到的每帧图像进行目标识别，确定每帧图像是否存在目标；如果存在，则将目标在视频或对应帧图像中的像素位置信息传输给云台；如果不存在，则重新获取新的视频进行目标识别，或者重新获取该视频下其他帧图像进行目标识别。作为又一示例，云台获取目标在图像中的像素位置信息的过程还可以是：获取图像拍摄装置实时拍摄的图像或图像拍摄装置预先拍摄的图像，利用目标识别算法对所拍摄的图像进行目标识别，确定对应图像中是否存在目标；如果存在，则将目标在对应图像中的像素位置信息传输给云台；如果不存在，则重新获取新的图像进行目标识别。其中，本实施例中的目标识别算法可以由神经网络和图像训练集训练生成，具体训练过程可以参见现有方式，本实施例不再进行赘述。本实施例中的图像拍摄装置可以是监控设备，还可以是其他具备拍摄视频或图像功能的设备。本实施例中的目标包括但不限于：汽车、行人、非机动车。
S200，根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域。作为示例，本实施例中的预设显示区域可以进行预先设定，例如可以将图像拍摄装置的中心显示区域作为预设显示区域。
S300，利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。
由此可知，本实施例首先获取图像拍摄装置拍摄的视频或图像，然后对所拍摄的视频或图像进行目标识别，确定所获取的视频或图像是否存在目标，如果存在目标，则将目标在视频或图像中的像素位置信息传输给云台，云台再根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域；最后利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。本实施例利用图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄时，通过云台或转动机构调整图像拍摄装置的角度，可以先将目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域，从而保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标，解决了现有监控设备跟不上目标或容易出现脱靶的问题。
在一示例性实施例中，根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：将所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，记为目标像素位置信息；获取所述图像拍摄装置中预设显示区域的像素位置信息，记为预设像素位置信息；根据所述目标像素位置信息和所述预设像素位置信息，计算所述图像拍摄装置在水平方向上需要转动的角度，记为水平转动角度；以及，计算所述图像拍摄装置在垂直方向上需要转动的角度，记为垂直转动角度；按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在预设显示区域。本实施例通过比对目标的实时像素位置信息和预设像素位置信息来分别计算图像拍摄装置在水平方向、垂直方向的转动角度，然后按照对应的转动角度进行转动，即可完成对图像拍摄装置的角度调整，从而将目标显示在预设显示区域，保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标。
根据上述记载，在一示例性实施例中，按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：获取所述目标的最大移动速度，以及所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度、所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度；根据所述目标的最大移动速度、所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度以及所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度，分别计算转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动；按照所述水平转动角度和所述转动机构在水平方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行水平方向调整；以及，按照所述垂直转动角度和所述转动机构在垂直方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行垂直方向调整。作为示例，例如图像拍摄装置在调整前的垂直高度是HCamInst(单位：米)，目标的最大移动速度是VObjMoveMax(单位：米每秒)，目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度是AnglTilt(单位：弧度)。其中，汽车的最大移动速度可设置为33m/s(约100km/h)，行人的最大移动速度可设置为10m/s(约36km/h)，非机动车的最大移动速度可设置为14m/s(约50km/h)。设定转动机构在水平方向的最大转动角速度为VTracMaxPan(单位：度每秒)，则有：VTracMaxPan＝arctan(VObjMoveMax/(HCamInst*tan AnglTilt))*180/π。设定转动机构在垂直方向的最大转动角速度为VTracMaxTilt(单位：度每秒)，则有：VTracMaxTilt＝(arctan(tanAnglTilt+(VObjMoveMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。其中，本实施例中的转动机构可以是电机，该电机可以位于云台内部，并受云台驱动控制。由此可知，本实施例在对图像拍摄装置进行拍摄角度的调整时，可以根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行调整，从而让图像拍摄装置具有高机动性，保证图像拍摄装置能够快速跟随目标。
在一示例性实施例中，该方法还包括：判断所述云台在预设时间段内是否连续接收到所述目标的像素位置信息；若所述云台未连续接收到所述目标的像素位置信息，则根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行驱动控制，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动。在本实施例中，迭代调整是在目标跟踪拍摄过程中，利用当前时刻的调整方式对图像拍摄装置进行调整后，后续时刻也可以采用这种调整方式来对图像拍摄装置进行调整，从而实现对目标的跟踪拍摄。若所述云台连续接收到所述目标的像素位置信息，则判断所述目标在预设时间段内是否静止；如果所述目标处于静止，则按照预设增量速度驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；如果所述目标未处于静止，则根据所述目标的实时速度和所述预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。在本实施例中，云台可以根据接收到的目标的像素位置信息计算目标速度。如果连续收到目标的像素位置信息，则根据某时间段内目标移动的距离和时间计算目标移动速度，如果没有连续收到目标的像素位置信息，则认为当前目标的速度无效。如果当前目标的速度有效，则再判断目标是否处于静止；如果当前目标的速度无效，则根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行驱动控制，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，然后利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，如果当前目标的速度无效，则转动机构对图像拍摄装置在水平方向上的水平跟踪速度VTracPan＝VTracMaxPan，转动机构对图像拍摄装置在垂直方向上的垂直跟踪速度VTracTilt＝VTracMaxTilt。如果当前目标处于静止，则转动机构对图像拍摄装置在水平方向上的水平跟踪速度VTracPan＝VpanIncr，转动机构对图像拍摄装置在垂直方向上的垂直跟踪速度VTracTilt＝VtiltIncr；其中，VPanIncr表示水平速度增量，VtiltIncr表示垂直速度增量。如果当前目标未处于静止，即当前目标处于运动或抖动，则转动机构对图像拍摄装置在水平方向上的水平跟踪速度VTracPan＝VObjPan+VpanIncr；转动机构对图像拍摄装置在垂直方向上的垂直跟踪速度VTracTilt＝VObjTilt+VtiltIncr；其中，VObjPan为当前目标的水平速度，VObjTilt为当前目标的垂直速度。作为示例，VObjPan＝DistPan/△t1，VObjTilt＝DistTilt/△t1，VObjPan为目标的水平速度，VObjTilt为目标的垂直速度，DistPan为目标的水平移动距离，DistTilt为当前目标的垂直移动距离，△t1为移动时间，△t1值为1秒至2秒之间任意值。
根据上述记载，在一示例性实施例中，如果所述目标未处于静止，则还包括：获取所述目标在预设时间内的移动方向；判断所述目标在预设时间内的移动方向是否连续朝某个方向变化；若是，则确定所述目标处于运动；若否，则确定所述目标处于抖动；当所述目标处于运动或抖动时，根据所述目标的实时速度和预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，本实施例可以对比连续n帧内相邻两帧中目标的移动方向，如果目标的位置连续朝某一个方向变化，则认为目标运动；如果n帧内目标的方向有多个变化，则认为是目标抖动；如果n帧内目标位置无变化，则认为目标静止。作为示例，本实施例中的n≥5，目标的方向计算结果可以为上、下、左、右、抖动、静止结果。
在一示例性实施例中，利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄前，还包括判断目标在相邻两个时刻的移动距离是否超过预设阈值，若超过，则判定对应目标在后一个时刻下在所述视频或图像中的目标框为误识别框。具体地，获取所述目标在第一时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第一目标框；获取所述目标在第二时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第二目标框；其中，所述第一时刻和所述第二时刻为相邻时刻，且所述第一时刻的时间早于所述第二时刻。根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离和垂直移动距离。判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离是否超过预设水平移动距离阈值，以及判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的垂直移动距离是否超过预设垂直移动距离阈值。若水平移动距离超过预设水平移动距离阈值，或者，垂直移动距离超过预设垂直移动距离阈值，则判定第二目标框为误识别框，停止对所述目标进行跟踪拍摄；若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，预设水平移动距离阈值和垂直移动距离阈值的计算过程包括：根据图像拍摄装置的高度、垂直角度计算监控设备的最大阈值跟踪角速度，作为判断误识别框的基准。设置目标极限速度是VObjMoveLimiMax，如针对汽车可设置为55m/s(约200km/h)，针对行人15m/s(约54km/h)，非机动车27m/s(约100km/h)。则图像拍摄装置在水平方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxPan(单位：度每秒)的计算过程有：VTracThreMaxPan＝arctan(VObjMoveLimiMax/(HCamInst*tan AnglTilt))*180/π；图像拍摄拍装置在垂直方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxTilt(单位：度每秒)的计算过程有：VTracThreMaxTilt＝(arctan(tan AnglTilt+(VObjMoveLimiMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。计算目标框移动距离幅度阈值，并根据目标框在水平或垂直方向的移动量是否超过阈值来判定目标框是否为误识别框。已知帧间隔时间TFramInte，移动距离幅度阈值计算方法如下：水平方向移动距离幅度阈值：PanExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxPan；垂直方向移动距离幅度阈值：TiltExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxTilt。如果水平移动距离超过预设水平移动距离阈值，或者，垂直移动距离超过预设垂直移动距离阈值，则判定相邻时刻的后一个时刻所获取的目标框为误识别框，并停止对所述目标进行跟踪拍摄；若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
根据上述记载，在一示例性实施例中，若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则还包括：根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平偏移比例和垂直偏移比例；获取速度增量基数，并根据所述速度增量基数和所述水平偏移比例计算水平速度增量，以及根据所述速度增量基数和所述垂直偏移比例计算垂直速度增量；当所述目标处于静止时，根据所述水平速度增量和所述垂直速度增量对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，已知镜头当前水平视场角FovH，垂直视场角FovV，目标框中心水平方向坐标XPos,目标框中心垂直方向坐标YPos，屏幕水平、垂直坐标归一化为1-10000；则水平偏移比例PanOffRati＝acrtan((tan(FovH)*abs(XPos-5000))/5000)/FovH；垂直偏移比例TiltOffRati＝acrtan((tan(FovV)*abs(YPos-5000))/5000)/FovV。根据偏移比例计算速度增量。具体地，设置速度增量基数VIncrBase。VIncrBase值为很小的速度数值，且需要保证中心附近区域速度增量结果为0，非中心区域速度增量大于0。水平速度增量为VPanIncr，垂直速度增量VTiltIncr，有：VPanIncr＝VIncrBase*PanOffRati；VTiltIncr＝VIncrBase*TiltOffRati。
在另一实施例中，如图2所示，该实施例还提供一种目标跟踪方法，包括以下步骤：
01)对云台进行初始化，将云台设定为等待告警状态。
02)收到检测算法发送的目标，以最大的电机速度转到目标所在位置，同比放大画面。
03)移动到目标的位置前，云台不处理收到的目标信息。
04)目标移动到画面中央后，修改为持续跟踪状态。
05)云台收到目标的位置，根据监控设备安装高度，当前场景调整最大跟踪速度。
06)云台根据有效框的目标位置计算目标速度。如果连续收到有效目标框，根据某时间段内目标移动的距离和时间计算目标移动速度，如果没有连续收到目标框，则认为当前目标速度无效。
07)云台根据目标位置计算目标移动方向。如果这段时间内目标静止认为目标为静止状态。如果某时间段内目标移动方向不断变换，此时判断为目标框抖动，认为此时目标为静止状态。连续移动到某个方向则判断目标移动方向为此方向。
08)根据监控设备安装高度、目标相对于监控设备的垂直角度，计算目标瞬间移动角速度范围，进而计算正常情况下相邻两帧最大移动幅度。
09)计算当前目标框与相邻帧目标框移动距离。
10)如果相邻帧目标框移动距离大于相邻两帧最大移动幅度，则认为是误识别框。
11)如果当前目标框为误识别目标框，则本此流程结束，不驱动电机跟踪。
12)计算当前目标中心偏移比例。
13)计算速度增量。根据偏移比例求一个速度增量，偏移比例越大，速度增量越大，需保证中心附近区域速度增量为0，非中心区域速度增量大于0。
14)如果当前目标速度无效，则采用最大跟踪速度驱动电机跟踪目标。
15)如果当前目标为静止状态，则采用速度增量驱动电机跟踪目标。
16)如果当前目标为运动，则采用目标速度+增量速度驱动电机跟踪目标。
根据上述记载，具体地：
S01，启动区域检测算法，算法检测进入区域内的目标，将目标位置下发给云台。
S02，将云台状态初始化为等待告警状态。
S03，根据平面-空间坐标转换方法进行转换，速度配置为最大速度，转动云台和变倍。
S04，移动到位之前不再处理算法目标位置，直到移动到位，到位后状态切换为持续跟踪状态。
S05，切换为持续跟踪状态。
S06，收到目标后根据平面-空间坐标转换方法进行目标位置转换，保存位置信息。
S07，计算监控设备在水平、垂直方向上的最大跟踪角速度。已知监控设备安装高度是HCamInst(单位：米)，目标最大实际速度是VObjMoveMax(单位米每秒)，目标相对于监控设备的垂直角度是AnglTilt(单位：弧度)。如针对汽车可设置为33m/s(约100km/h)，针对行人10m/s(约36km/h)，非机动车14m/s(约50km/h)。监控设备在水平方向上的最大跟踪角速度VTracMaxPan(单位：度每秒)，VTracMaxPan＝arctan(VObjMoveMax/(HCamInst*tanAnglTilt))*180/π。监控设备在垂直方向上的最大跟踪角速度VTracMaxTilt＝(arctan(tan AnglTilt+(VObjMoveMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。
S08，计算目标的速度：按照以下公式计算速度。VObjPan＝DistPan/△t1VObjTilt＝DistTilt/△t1，VObjPan为水平速度，VObjTilt为垂直速度，DistPan为水平移动距离，DistTilt为垂直移动距离，△t1为时间，△t1值为1秒-2秒之间任意值。
S09，确定目标方向，对比连续n帧内目标的移动方向，n≥5，计算结果为目标上、下、左、右、抖动、静止结果。
S10，根据方向的转换进行目标移动方向的判定，如果目标位置连续朝某个方向变化则认为目标运动，如果n帧内目标方向有变化则认为是目标抖动，如果n帧内目标位置无变化则认为目标静止。
S11，根据监控设备高度、垂直角度，计算监控设备跟踪目标时的最大阈值跟踪角速度，作为判断误识别框的基准。设置目标极限速度是VObjMoveLimiMax，此速度是目标在实际上无法达到的速度，如针对汽车可设置为55m/s(约200km/h)，针对行人15m/s(约54km/h)，非机动车27m/s(约100km/h)。监控设备在水平方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxPan(单位：度每秒)，VTracThreMaxPan＝arctan(VObjMoveLimiMax/(HCamInst*tan AnglTilt))*180/π。监控设备在垂直方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxTilt(单位：度每秒)VTracThreMaxTilt＝(arctan(tan AnglTilt+(VObjMoveLimiMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。
S12，计算目标框移动距离幅度阈值。目标框水平或垂直任意方向移动量超过阈值判定目标框是否为误识别框。已知帧间隔时间TFramInte，移动距离幅度阈值计算方法如下：水平方向移动距离幅度阈值：PanExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxPan；垂直方向移动距离幅度阈值：TiltExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxTilt。
S13，如果是误识别框，则不驱动电机跟踪，本次流程结束，否则继续往下执行。
S14，计算目标框水平偏移比例、垂直偏移比例。根据当前x/y坐标求出偏移角度，然后和视场角的值比较，求出偏移比例。已知镜头当前水平视场角FovH，垂直视场角FovV，目标框中心水平方向坐标XPos,目标框中心垂直方向坐标YPos，屏幕水平、垂直坐标归一化为1-10000。水平偏移比例：PanOffRati＝acrtan((tan(FovH)*abs(XPos-5000))/5000)/FovH；垂直偏移比例：TiltOffRati＝acrtan((tan(FovV)*abs(YPos-5000))/5000)/FovV。
S15，根据偏移比例计算速度增量。设置速度增量基数VIncrBase。VIncrBase值为很小的速度数值，且需要保证中心附近区域速度增量结果为0，非中心区域速度增量大于0。水平速度增量为VPanIncr，垂直速度增量VTiltIncr。VPanIncr＝VIncrBase*PanOffRati；VTiltIncr＝VIncrBase*TiltOffRati。
S16，如果当前目标速度无效，则水平跟踪速度VTracPan＝VTracMaxPan，垂直跟踪速度VTracTilt＝VTracMaxTilt。
S17，如果当前目标为静止状态，则水平跟踪速度VTracPan＝VPanIncr，垂直跟踪速度VTracTilt＝VTiltIncr。
S18，如果当前目标为运动或抖动，则水平跟踪速度VTracPan＝VObjPan+VPanIncr，垂直跟踪速度VTracTilt＝VObjTilt+VTiltIncr，采用目标速度+增量速度驱动电机跟踪目标。
S19，以速度VTracPan/VTracTilt和目标位置驱动电机跟踪目标。
综上所述，本发明提供一种目标跟踪方法，首先获取图像拍摄装置拍摄的视频或图像，然后对所拍摄的视频或图像进行目标识别，确定所获取的视频或图像是否存在目标，如果存在目标，则将目标在视频或图像中的像素位置信息传输给云台，云台再根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域；最后利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。本方法利用图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄时，通过云台或转动机构调整图像拍摄装置的角度，可以先将目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域，从而保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标，解决了现有监控设备跟不上目标或容易出现脱靶的问题。同时，本方法可以有效检测误识别目标，不仅可以过滤无效目标，而且还能增加图像拍摄装置在跟踪时的平稳性。并且本方法还可以检测目标抖动，从而能够减少抓拍时的虚焦现象，增加有效抓拍率和正确抓拍率。
如图3所示，本发明还提供一种目标跟踪系统，应用于云台，所述系统包括有：
数据采集模块M10，用于获取目标在视频或图像中的像素位置信息。作为一示例，云台获取目标在视频或图像中的像素位置信息的过程可以是：获取图像拍摄装置实时拍摄的视频或图像拍摄装置预先拍摄的视频，利用目标识别算法对所得到的视频进行目标识别，确定对应视频中是否存在目标；如果存在，则将目标在视频中的像素位置信息传输给云台；如果不存在，则重新获取新的视频进行目标识别。作为另一示例，云台获取目标在图像中的像素位置信息的过程可以是：获取图像拍摄装置实时拍摄的视频或图像拍摄装置预先拍摄的视频，对所拍摄的视频进行分帧，得到多帧图像；利用目标识别算法对所得到的每帧图像进行目标识别，确定每帧图像是否存在目标；如果存在，则将目标在视频或对应帧图像中的像素位置信息传输给云台；如果不存在，则重新获取新的视频进行目标识别，或者重新获取该视频下其他帧图像进行目标识别。作为又一示例，云台获取目标在图像中的像素位置信息的过程还可以是：获取图像拍摄装置实时拍摄的图像或图像拍摄装置预先拍摄的图像，利用目标识别算法对所拍摄的图像进行目标识别，确定对应图像中是否存在目标；如果存在，则将目标在对应图像中的像素位置信息传输给云台；如果不存在，则重新获取新的图像进行目标识别。其中，本实施例中的目标识别算法可以由神经网络和图像训练集训练生成，具体训练过程可以参见现有方式，本实施例不再进行赘述。本实施例中的图像拍摄装置可以是监控设备，还可以是其他具备拍摄视频或图像功能的设备。本实施例中的目标包括但不限于：汽车、行人、非机动车。
角度调整模块M20，用于根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在所述图像拍摄装置中的预设显示区域。作为示例，本实施例中的预设显示区域可以进行预先设定，例如可以将图像拍摄装置的中心显示区域作为预设显示区域。
目标跟踪模块M30，用于根据调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
由此可知，本实施例首先获取图像拍摄装置拍摄的视频或图像，然后对所拍摄的视频或图像进行目标识别，确定所获取的视频或图像是否存在目标，如果存在目标，则将目标在视频或图像中的像素位置信息传输给云台，云台再根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域；最后利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。本实施例利用图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄时，通过云台或转动机构调整图像拍摄装置的角度，可以先将目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域，从而保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标，解决了现有监控设备跟不上目标或容易出现脱靶的问题。
在一示例性实施例中，根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：将所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，记为目标像素位置信息；获取所述图像拍摄装置中预设显示区域的像素位置信息，记为预设像素位置信息；根据所述目标像素位置信息和所述预设像素位置信息，计算所述图像拍摄装置在水平方向上需要转动的角度，记为水平转动角度；以及，计算所述图像拍摄装置在垂直方向上需要转动的角度，记为垂直转动角度；按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在预设显示区域。本实施例通过比对目标的实时像素位置信息和预设像素位置信息来分别计算图像拍摄装置在水平方向、垂直方向的转动角度，然后按照对应的转动角度进行转动，即可完成对图像拍摄装置的角度调整，从而将目标显示在预先显示区域，保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标。
根据上述记载，在一示例性实施例中，按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：获取所述目标的最大移动速度，以及所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度、所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度；根据所述目标的最大移动速度、所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度以及所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度，分别计算转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动；按照所述水平转动角度和所述转动机构在水平方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行水平方向调整；以及，按照所述垂直转动角度和所述转动机构在垂直方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行垂直方向调整。作为示例，例如图像拍摄装置在调整前的垂直高度是HCamInst(单位：米)，目标的最大移动速度是VObjMoveMax(单位：米每秒)，目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度是AnglTilt(单位：弧度)。其中，汽车的最大移动速度可设置为33m/s(约100km/h)，行人的最大移动速度可设置为10m/s(约36km/h)，非机动车的最大移动速度可设置为14m/s(约50km/h)。设定转动机构在水平方向的最大转动角速度为VTracMaxPan(单位：度每秒)，则有：VTracMaxPan＝arctan(VObjMoveMax/(HCamInst*tan AnglTilt))*180/π。设定转动机构在垂直方向的最大转动角速度为VTracMaxTilt(单位：度每秒)，则有：VTracMaxTilt＝(arctan(tanAnglTilt+(VObjMoveMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。其中，本实施例中的转动机构可以是电机，该电机可以位于云台内部，并受云台驱动控制。由此可知，本实施例在对图像拍摄装置进行拍摄角度的调整时，可以根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行调整，从而让图像拍摄装置具有高机动性，保证图像拍摄装置能够快速跟随目标。
在一示例性实施例中，该方法还包括：判断所述云台在预设时间段内是否连续接收到所述目标的像素位置信息；若所述云台未连续接收到所述目标的像素位置信息，则根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行驱动控制，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动。若所述云台连续接收到所述目标的像素位置信息，则判断所述目标在预设时间段内是否静止；如果所述目标处于静止，则按照预设增量速度驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；如果所述目标未处于静止，则根据所述目标的实时速度和所述预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。在本实施例中，云台可以根据接收到的目标的像素位置信息计算目标速度。如果连续收到目标的像素位置信息，则根据某时间段内目标移动的距离和时间计算目标移动速度，如果没有连续收到目标的像素位置信息，则认为当前目标的速度无效。如果当前目标的速度有效，则再判断目标是否处于静止；如果当前目标的速度无效，则根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行驱动控制，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，然后利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，如果当前目标的速度无效，则转动机构对图像拍摄装置在水平方向上的水平跟踪速度VTracPan＝VTracMaxPan，转动机构对图像拍摄装置在垂直方向上的垂直跟踪速度VTracTilt＝VTracMaxTilt。如果当前目标处于静止，则转动机构对图像拍摄装置在水平方向上的水平跟踪速度VTracPan＝VpanIncr，转动机构对图像拍摄装置在垂直方向上的垂直跟踪速度VTracTilt＝VtiltIncr；其中，VPanIncr表示水平速度增量，VtiltIncr表示垂直速度增量。如果当前目标未处于静止，即当前目标处于运动或抖动，则转动机构对图像拍摄装置在水平方向上的水平跟踪速度VTracPan＝VObjPan+VpanIncr；转动机构对图像拍摄装置在垂直方向上的垂直跟踪速度VTracTilt＝VObjTilt+VtiltIncr；其中，VObjPan为当前目标的水平速度，VObjTilt为当前目标的垂直速度。作为示例，VObjPan＝DistPan/△t1，VObjTilt＝DistTilt/△t1，VObjPan为目标的水平速度，VObjTilt为目标的垂直速度，DistPan为目标的水平移动距离，DistTilt为当前目标的垂直移动距离，△t1为移动时间，△t1值为1秒至2秒之间任意值。
根据上述记载，在一示例性实施例中，如果所述目标未处于静止，则还包括：获取所述目标在预设时间内的移动方向；判断所述目标在预设时间内的移动方向是否连续朝某个方向变化；若是，则确定所述目标处于运动；若否，则确定所述目标处于抖动；当所述目标处于运动或抖动时，根据所述目标的实时速度和预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，本实施例可以对比连续n帧内相邻两帧中目标的移动方向，如果目标的位置连续朝某一个方向变化，则认为目标运动；如果n帧内目标的方向有多个变化，则认为是目标抖动；如果n帧内目标位置无变化，则认为目标静止。作为示例，本实施例中的n≥5，目标的方向计算结果可以为上、下、左、右、抖动、静止结果。
在一示例性实施例中，利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄前，还包括判断目标在相邻两个时刻的移动距离是否超过预设阈值，若超过，则判定对应目标在后一个时刻下在所述视频或图像中的目标框为误识别框。具体地，获取所述目标在第一时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第一目标框；获取所述目标在第二时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第二目标框；其中，所述第一时刻和所述第二时刻为相邻时刻，且所述第一时刻的时间早于所述第二时刻。根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离和垂直移动距离。判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离是否超过预设水平移动距离阈值，以及判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的垂直移动距离是否超过预设垂直移动距离阈值。若水平移动距离超过预设水平移动距离阈值，或者，垂直移动距离超过预设垂直移动距离阈值，则判定第二目标框为误识别框，停止对所述目标进行跟踪拍摄；若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，预设水平移动距离阈值和垂直移动距离阈值的计算过程包括：根据图像拍摄装置的高度、垂直角度计算监控设备的最大阈值跟踪角速度，作为判断误识别框的基准。设置目标极限速度是VObjMoveLimiMax，如针对汽车可设置为55m/s(约200km/h)，针对行人15m/s(约54km/h)，非机动车27m/s(约100km/h)。则图像拍摄装置在水平方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxPan(单位：度每秒)的计算过程有：VTracThreMaxPan＝arctan(VObjMoveLimiMax/(HCamInst*tan AnglTilt))*180/π；垂直方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxTilt(单位：度每秒)的计算过程有：VTracThreMaxTilt＝(arctan(tanAnglTilt+(VObjMoveLimiMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。计算目标框移动距离幅度阈值，并根据目标框在水平或垂直方向的移动量是否超过阈值来判定目标框是否为误识别框。已知帧间隔时间TFramInte，移动距离幅度阈值计算方法如下：水平方向移动距离幅度阈值：PanExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxPan；垂直方向移动距离幅度阈值：TiltExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxTilt。如果水平移动距离超过预设水平移动距离阈值，或者，垂直移动距离超过预设垂直移动距离阈值，则判定相邻时刻的后一个时刻所获取的目标框为误识别框，并停止对所述目标进行跟踪拍摄；若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
根据上述记载，在一示例性实施例中，若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则还包括：根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平偏移比例和垂直偏移比例；获取速度增量基数，并根据所述速度增量基数和所述水平偏移比例计算水平速度增量，以及根据所述速度增量基数和所述垂直偏移比例计算垂直速度增量；当所述目标处于静止时，根据所述水平速度增量和所述垂直速度增量对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。具体地，已知镜头当前水平视场角FovH，垂直视场角FovV，目标框中心水平方向坐标XPos,目标框中心垂直方向坐标YPos，屏幕水平、垂直坐标归一化为1-10000；则水平偏移比例PanOffRati＝acrtan((tan(FovH)*abs(XPos-5000))/5000)/FovH；垂直偏移比例TiltOffRati＝acrtan((tan(FovV)*abs(YPos-5000))/5000)/FovV。根据偏移比例计算速度增量。具体地，设置速度增量基数VIncrBase。VIncrBase值为很小的速度数值，且需要保证中心附近区域速度增量结果为0，非中心区域速度增量大于0。水平速度增量为VPanIncr，垂直速度增量VTiltIncr，有：VPanIncr＝VIncrBase*PanOffRati；VTiltIncr＝VIncrBase*TiltOffRati。
在另一实施例中，如图4所示，该实施例还提供一种目标跟踪系统，用于执行以下步骤：
启动区域检测算法，算法检测进入区域内的目标，将目标位置下发给云台。
将云台状态初始化为等待告警状态。
根据平面-空间坐标转换方法进行转换，速度配置为最大速度，利用电机跟踪模块转动云台，以及利用机芯模块根据目标框宽、目标框高进行成倍放大，进行变倍。
移动到位之前不再处理算法目标位置，直到移动到位，到位后状态切换为持续跟踪状态。
收到目标后根据平面-空间坐标转换方法进行目标位置转换，保存位置信息。
计算监控设备在水平、垂直方向上的最大跟踪角速度。已知监控设备安装高度是HCamInst(单位：米)，目标最大实际速度是VObjMoveMax(单位米每秒)，目标相对于监控设备的垂直角度是AnglTilt(单位：弧度)。如针对汽车可设置为33m/s(约100km/h)，针对行人10m/s(约36km/h)，非机动车14m/s(约50km/h)。监控设备在水平方向上的最大跟踪角速度VTracMaxPan(单位：度每秒)，VTracMaxPan＝arctan(VObjMoveMax/(HCamInst*tanAnglTilt))*180/π。监控设备在垂直方向上的最大跟踪角速度VTracMaxTilt＝(arctan(tan AnglTilt+(VObjMoveMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。
计算目标的速度：按照以下公式计算速度。VObjPan＝DistPan/△t1 VObjTilt＝DistTilt/△t1，VObjPan为水平速度，VObjTilt为垂直速度，DistPan为水平移动距离，DistTilt为垂直移动距离，△t1为时间，△t1值为1秒-2秒之间任意值。
确定目标方向，对比连续n帧内目标的移动方向，n≥5，计算结果为目标上、下、左、右、抖动、静止结果。
根据方向的转换进行目标移动方向的判定，如果目标位置连续朝某个方向变化则认为目标运动，如果n帧内目标方向有变化则认为是目标抖动，如果n帧内目标位置无变化则认为目标静止。
根据监控设备高度、垂直角度，计算监控设备的最大阈值跟踪角速度，作为判断误识别框的基准。目标极限速度是VObjMoveLimiMax，此速度是目标在实际上无法达到的速度，如针对汽车可设置为55m/s(约200km/h)，针对行人15m/s(约54km/h)，非机动车27m/s(约100km/h)。水平方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxPan(单位：度每秒)，VTracThreMaxPan＝arctan(VObjMoveLimiMax/(HCamInst*tan AnglTilt))*180/π。垂直方向最大阈值跟踪角速度VTracThreMaxTilt(单位：度每秒)VTracThreMaxTilt＝(arctan(tan AnglTilt+(VObjMoveLimiMax/HCamInst))-AnglTilt)*180/π。
计算目标框移动距离幅度阈值。目标框水平或垂直任意方向移动量超过阈值判定目标框是否为误识别框。已知帧间隔时间TFramInte，移动距离幅度阈值计算方法如下：水平方向移动距离幅度阈值：PanExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxPan；垂直方向移动距离幅度阈值：TiltExteThre＝TFramInte*VTracThreMaxTilt。
如果是误识别框，则不驱动电机跟踪，本次流程结束，否则继续往下执行。
计算目标框水平偏移比例、垂直偏移比例。根据当前x/y坐标求出偏移角度，然后和视场角的值比较，求出偏移比例。已知镜头当前水平视场角FovH，垂直视场角FovV，目标框中心水平方向坐标XPos,目标框中心垂直方向坐标YPos，屏幕水平、垂直坐标归一化为1-10000。水平偏移比例：PanOffRati＝acrtan((tan(FovH)*abs(XPos-5000))/5000)/FovH；垂直偏移比例：TiltOffRati＝acrtan((tan(FovV)*abs(YPos-5000))/5000)/FovV。
根据偏移比例计算速度增量。设置速度增量基数VIncrBase。VIncrBase值为很小的速度数值，且需要保证中心附近区域速度增量结果为0，非中心区域速度增量大于0。水平速度增量为VPanIncr，垂直速度增量VTiltIncr。VPanIncr＝VIncrBase*PanOffRati；VTiltIncr＝VIncrBase*TiltOffRati。
如果当前目标速度无效，则水平跟踪速度VTracPan＝VTracMaxPan，垂直跟踪速度VTracTilt＝VTracMaxTilt。
如果当前目标为静止状态，则水平跟踪速度VTracPan＝VPanIncr，垂直跟踪速度VTracTilt＝VTiltIncr。
如果当前目标为运动或抖动，则水平跟踪速度VTracPan＝VObjPan+VPanIncr，垂直跟踪速度VTracTilt＝VObjTilt+VTiltIncr，采用目标速度+增量速度驱动电机跟踪目标。
以速度VTracPan/VTracTilt和目标位置驱动电机跟踪目标。
综上所述，本发明提供一种目标跟踪系统，首先获取图像拍摄装置拍摄的视频或图像，然后对所拍摄的视频或图像进行目标识别，确定所获取的视频或图像是否存在目标，如果存在目标，则将目标在视频或图像中的像素位置信息传输给云台，云台再根据目标在视频或图像中的像素位置信息，调整图像拍摄装置的拍摄角度，直至目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域；最后利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄。本系统利用图像拍摄装置对目标进行跟踪拍摄时，通过云台或转动机构调整图像拍摄装置的角度，可以先将目标显示在图像拍摄装置中的预设显示区域，从而保证图像拍摄装置在对目标进行后续跟踪拍摄时，具有高机动性，可快速跟上目标，解决了现有监控设备跟不上目标或容易出现脱靶的问题。同时，本系统可以有效检测误识别目标，不仅可以过滤无效目标，而且还能增加图像拍摄装置在跟踪时的平稳性。并且本系统还可以检测目标抖动，从而能够减少抓拍时的虚焦现象，增加有效抓拍率和正确抓拍率。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，该设备可以是目标跟踪设备，其中，目标跟踪设备可以包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行图1所述的方法。图5示出了一种计算机设备1000的结构示意图。参阅图5所示，计算机设备1000包括：处理器1010、存储器1020、电源1030、显示单元1040、输入单元1060。
处理器1010是计算机设备1000的控制中心，利用各种接口和线路连接各个部件，通过运行或执行存储在存储器1020内的软件程序和/或数据，执行计算机设备1000的各种功能，从而对计算机设备1000进行整体监控。本申请实施例中，处理器1010调用存储器1020中存储的计算机程序时执行如图1所述的方法。可选的，处理器1010可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器1010可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用等，调制解调处理器主要处理无线通信。在一些实施例中，处理器、存储器、可以在单一芯片上实现，在一些实施例中，它们也可以在独立的芯片上分别实现。
存储器1020可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、各种应用等；存储数据区可存储根据计算机设备1000的使用所创建的数据等。此外，存储器1020可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件等。
计算机设备1000还包括给各个部件供电的电源1030(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器1010逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。
显示单元1040可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及计算机设备1000的各种菜单等，本发明实施例中主要用于显示计算机设备1000中各应用的显示界面以及显示界面中显示的文本、图片等对象。显示单元1040可以包括显示面板1050。显示面板1050可以采用液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)等形式来配置。
输入单元1060可用于接收用户输入的数字或字符等信息。输入单元1060可包括触控面板1070以及其他输入设备1080。其中，触控面板1070，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触摸笔等任何适合的物体或附件在触控面板1070上或在触控面板1070附近的操作)。
具体的，触控面板1070可以检测用户的触摸操作，并检测触摸操作带来的信号，将这些信号转换成触点坐标，发送给处理器1010，并接收处理器1010发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1070。其他输入设备1080可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关机按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。
当然，触控面板1070可覆盖显示面板1050，当触控面板1070检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器1010以确定触摸事件的类型，随后处理器1010根据触摸事件的类型在显示面板1050上提供相应的视觉输出。虽然在图5中，触控面板1070与显示面板1050是作为两个独立的部件来实现计算机设备1000的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板1070与显示面板1050集成而实现计算机设备1000的输入和输出功能。
计算机设备1000还可包括一个或多个传感器，例如压力传感器、重力加速度传感器、接近光传感器等。当然，根据具体应用中的需要，上述计算机设备1000还可以包括摄像头等其它部件。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有指令，当一个或多个处理器执行所述指令时，使得上述设备能够执行本申请中如图1所述的方法。
本领域技术人员可以理解的是，图5仅仅是计算机设备的举例，并不构成对该设备的限定，该设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本申请时，可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的，应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。这些计算机程序指令可应用至通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器中以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当理解的是，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种目标跟踪方法，应用于云台，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取目标在视频或图像中的像素位置信息，所述视频或图像由图像拍摄装置拍摄得到；
根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在所述图像拍摄装置中的预设显示区域；
利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
2.根据权利要求1所述的目标跟踪方法，其特征在于，根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：
将所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，记为目标像素位置信息；
获取所述图像拍摄装置中预设显示区域的像素位置信息，记为预设像素位置信息；
根据所述目标像素位置信息和所述预设像素位置信息，计算所述图像拍摄装置在水平方向上需要转动的角度，记为水平转动角度；以及，计算所述图像拍摄装置在垂直方向上需要转动的角度，记为垂直转动角度；
按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在预设显示区域。
3.根据权利要求2所述的目标跟踪方法，其特征在于，按照所述水平转动角度和所述垂直转动角度调整所述图像拍摄装置的拍摄角度的过程包括：
获取所述目标的最大移动速度，以及所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度、所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度；
根据所述目标的最大移动速度、所述图像拍摄装置在调整前的垂直高度以及所述目标相对于所述图像拍摄装置的垂直角度，分别计算转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动；
按照所述水平转动角度和所述转动机构在水平方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行水平方向调整；以及，按照所述垂直转动角度和所述转动机构在垂直方向的最大转动角速度，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行垂直方向调整。
4.根据权利要求1所述的目标跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述云台在预设时间段内是否连续接收到所述目标的像素位置信息；
若所述云台未连续接收到所述目标的像素位置信息，则根据转动机构在水平方向和垂直方向的最大转动角速度进行驱动控制，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；其中，所述转动机构用于在驱动控制下带动所述图像拍摄装置在水平方向和垂直方向上转动；
若所述云台连续接收到所述目标的像素位置信息，则判断所述目标在预设时间段内是否静止；如果所述目标处于静止，则按照预设增量速度驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄；如果所述目标未处于静止，则根据所述目标的实时速度和所述预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
5.根据权利要求4所述的目标跟踪方法，其特征在于，如果所述目标未处于静止，则所述方法还包括：
获取所述目标在预设时间内的移动方向；
判断所述目标在预设时间内的移动方向是否连续朝某个方向变化；若是，则确定所述目标处于运动；若否，则确定所述目标处于抖动；
当所述目标处于运动或抖动时，根据所述目标的实时速度和预设增量速度共同驱动控制所述转动机构，对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
6.根据权利要求1所述的目标跟踪方法，其特征在于，利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄前，所述方法还包括：
获取所述目标在第一时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第一目标框；
获取所述目标在第二时刻下位于所述视频或图像中的目标框，记为第二目标框；其中，所述第一时刻和所述第二时刻为相邻时刻，且所述第一时刻的时间早于所述第二时刻；
根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离和垂直移动距离；
判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平移动距离是否超过预设水平移动距离阈值，以及判断所述目标在第一时刻和第二时刻之间的垂直移动距离是否超过预设垂直移动距离阈值；
若水平移动距离超过预设水平移动距离阈值，或者，垂直移动距离超过预设垂直移动距离阈值，则判定第二目标框为误识别框，停止对所述目标进行跟踪拍摄；
若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则利用调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
7.根据权利要求6所述的目标跟踪方法，其特征在于，若水平移动距离未超过预设水平移动距离阈值，且垂直移动距离未超过预设垂直移动距离阈值，则还包括：
根据第一目标框所对应的像素位置信息、第二目标框所对应的像素位置信息，计算所述目标在第一时刻和第二时刻之间的水平偏移比例和垂直偏移比例；
获取速度增量基数，并根据所述速度增量基数和所述水平偏移比例计算水平速度增量，以及根据所述速度增量基数和所述垂直偏移比例计算垂直速度增量；
当所述目标处于静止时，根据所述水平速度增量和所述垂直速度增量对所述图像拍摄装置的拍摄角度进行迭代调整，并利用此时迭代调整后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
8.一种目标跟踪系统，应用于云台，其特征在于，所述系统包括有：
数据采集模块，用于获取目标在视频或图像中的像素位置信息，所述视频或图像由图像拍摄装置拍摄得到；
角度调整模块，用于根据所述目标在所述视频或图像中的像素位置信息，调整所述图像拍摄装置的拍摄角度，直至所述目标显示在所述图像拍摄装置中的预设显示区域；
目标跟踪模块，用于根据调整拍摄角度后的图像拍摄装置对所述目标进行跟踪拍摄。
9.一种目标跟踪设备，其特征在于，包括：
处理器；和
存储有指令的计算机可读介质，当所述处理器执行所述指令时，使得所述设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读介质，其特征在于，其上存储有指令，所述指令由处理器加载并执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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