CN115174861A

CN115174861A - 一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法及装置

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Publication number: CN115174861A
Application number: CN202210793606.XA
Authority: CN
Inventors: 曾祥文; 陈新民; 朱惠文
Original assignee: Hopeway Technology Co ltd
Current assignee: Hopeway Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2042-07-07
Also published as: CN115174861B

Abstract

本发明涉及一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法及装置，所述方法包括：获取移动侦测结果；判断当前状态：若当前状态为发生跟踪状态，则判断获取移动侦测结果时监控画面的图像是否稳定，若不稳定则丢弃当前移动侦测结果，若稳定则把当前状态更新为未发生跟踪状态并对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪；若当前状态为未发生跟踪状态，则对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪；当执行对移动目标跟踪时把当前状态更新为发生跟踪状态。本发明通过分析、计算运动目标的方向和位置，控制云台旋转保证运动目标处于监控画面的合适范围内，提升了目标监控的自动化，降低了职业监控人员的劳动强度。

Description

一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法及装置

技术领域

本发明涉及智能监控领域，具体而言，涉及一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法及装置。

背景技术

目前，云台摄像机是安防监控领域比较普遍和常见的前端设备之一，监控人员可以手动控制云台转动，以达到不同视角监控的目的。而随着云台摄像机智能化的发展，云台自动跟踪目标的监控方式越来越受到市场的青睐。相比较于云台手动控制转动，云台自动跟踪目标的监控方式可以很好地实现无人看守，解决监控需要时刻有人在岗的问题。

然而，现有的云台摄像机普遍存在以下问题：

1、云台转动跟踪目标后，监控画面的视角会发生切换，可能会导致监控画面场景发生比较大的变化(如光线、亮度)。当监控画面的图像发生亮度变化后，即使没有移动物体，基于图像差分或光流方法的移动侦测算法也会产生有效结果，从而导致误判，影响云台自动跟踪移动目标的有效性。

2、未划分有效跟踪区域，当跟踪目标稍微偏离一点监控画面中心区域，就会频繁触发跟踪，跟踪过程中运动的监控视频会降低观看体验。

3、正常情况需要跟踪的目标是由监控画面中心点向外移动的目标，而由外向监控画面中心点移动的目标则不需要跟踪。现有技术未对这种情况进行处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法及装置，至少解决上述所提出的问题之一，为实现本发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一实施例提供一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，包括：

获取移动侦测结果；

判断当前状态：

若当前状态为发生跟踪状态，则判断获取移动侦测结果时监控画面的图像是否稳定，若不稳定则丢弃当前移动侦测结果，若稳定则把当前状态更新为未发生跟踪状态并对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪；

若当前状态为未发生跟踪状态，则对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪；

当执行对移动目标跟踪时把当前状态更新为发生跟踪状态。

作为上述方案的改进，判断监控画面的图像是否稳定的具体方法包括：

在间隔时间获取连续多张图像的亮度值；

判断连续多张图像的亮度值是否一致，若是则代表图像为稳定，若否则判断当前状态更新为发生跟踪状态后的时间是否超过预设时间，若超过预设时间则代表图像为稳定，若不超过预设时间则为不稳定。

作为上述方案的改进，对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪的具体方法包括：

根据移动侦测结果判断是否有移动目标，若有则判断移动目标是否位于跟踪失效区域内，若是则不执行对所述移动目标跟踪，并清除移动目标的基准坐标，若否则判断当前是否存在所述移动目标的基准坐标，若不存在，则把所述移动目标的当前坐标更新为基准坐标，若存在则根据所述移动目标的当前坐标和基准坐标判断移动目标的运动方向，根据运动方向决定是否对移动目标进行跟踪，其中，跟踪失效区域是指围绕监控画面中心点附近的某一预设区域。

作为上述方案的改进，根据运动方向决定是否对移动目标进行跟踪的具体方法包括：

若运动方向为靠近监控画面中心点，则不对移动目标进行跟踪，并清除移动目标的基准坐标，若运动方向为远离监控画面中心点，则根据移动目标的当前坐标和监控画面中心点坐标计算云台需要转动的步数并控制云台进行转动。

作为上述方案的改进，所述间隔时间为25ms，获取的连续图像张数为3张，所述预设时间为150ms。

作为上述方案的改进，所述跟踪失效区域的面积占监控画面总面积的1/25。

作为上述方案的改进，所述获取移动侦测结果采用基于图像差分或者基于光流方法。

本发明另一实施例对应提出一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置，包括：

移动侦测模块，用于获取移动侦测结果；

判断模块，用于判断当前状态；

跟踪后目标有效性处理模块，用于若当前状态为未发生跟踪状态时把移动侦测结果交给运算处理模块处理，或者，用于若当前状态为发生跟踪状态时判断获取移动侦测结果时监控画面的图像是否稳定，若稳定则把移动侦测结果交给运算处理模块处理，若不稳定则丢弃当前移动侦测结果；

运算处理模块，用于对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪；

状态更新模块，用于当执行对移动目标跟踪时把当前状态更新为发生跟踪状态以及用于当跟踪后目标有效性处理模块判断监控画面的图像为稳定时把当前状态更新为未发生跟踪状态；

云台控制模块，用于执行对移动目标跟踪。

本发明另一实施例提出一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例中任意所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法。

本发明另一实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例中任意一项所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法。

本发明的有益效果：

本发明通过分析、计算运动目标的方向和位置，控制云台旋转保证运动目标处于监控画面的合适范围内，提升了目标监控的自动化，降低了职业监控人员的劳动强度。

本发明通过设置跟踪失效区域过滤掉一些监控画面中心区域附近的微小运动目标，以及过滤由外向监控画面中心点移动的运动目标，并通过设置跟踪后目标有效性处理模块减少由于跟踪后图像亮度变化而导致误跟踪的问题，提高了目标跟踪的准确性、有效性和稳定性。

附图说明

图1为本发明一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法的流程示意图；

图2为本发明一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法中判断监控画面的图像是否稳定的流程示意图；

图3为本发明一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法中对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪的流程示意图；

图4为本发明一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法中监控画面与跟踪失效区域的示意图；

图5为本发明一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置的示意图；

图6为本发明一种电子设备的示意图。

具体实施方式

以为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参见图1，是本发明一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法的流程示意图。

本发明实施例提供一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，包括：

获取移动侦测结果；

判断当前状态：

当执行对移动目标跟踪时把当前状态更新为发生跟踪状态。

需要说明的是，在本实施例中，如图1所示，当前状态用track_flag来表示，其中，track_flag的值有两种：1或者0，当track_flag为1代表的是发生跟踪状态，当track_flag为0代表的是未发生跟踪状态，当把当前状态更新为未发生跟踪状态时，即把track_flag的值设置为0，当把当前状态更新为发生跟踪状态时，即把track_flag的值设置为1，因此通过判断track_flag的值即可判断当前状态为未发生跟踪状态还是发生跟踪状态。

需要说明的是，执行对移动目标跟踪是指根据对移动侦测结果处理的结果控制云台摄像机转动以实现跟踪移动目标。

本实施例通过设置判断获取移动侦测结果时监控画面的图像是否稳定的方法能够减少跟踪后图像亮度变化而导致误跟踪的问题，提高了目标跟踪的准确性、有效性和稳定性。

具体地，在上述方案中，作为示例性而非限定，获取的移动侦测结果主要用于后续判断是否存在移动目标，具体地，所述获取移动侦测结果采用基于图像差分或者基于光流方法。而获取图像是通过监控摄像头，上述监控摄像头通过配套的可移动设备(例如云台)进行安装，在需要调整摄像头的朝向时，通过控制云台进行转向即可。

需要说明的是，云台摄像机图像的帧率一般为25帧每秒，也就是说1秒能处理25张图像，得到25次移动侦测结果。

具体地，图像差分或者基于光流方法的具体实施步骤属于现有技术，本实施例在此不再详细描述，本领域技术人员采用现有技术即可实现。当然，本领域技术人员也可以采用其它类似的移动侦测算法获取移动侦测结果，只要能够实现类似的功能即可。

作为示例性而非限定，如图2所示，判断监控画面的图像是否稳定的具体方法包括：

在间隔时间获取连续多张图像的亮度值；

在本实施例中，作为示例性而非限定，所述间隔时间为25ms，即每隔25ms获取一张图像的亮度值，获取的连续图像张数为3张，所述预设时间为150ms。

需要说明的是，云台转动跟踪移动目标后，监控画面的视角会发生切换，可能会导致监控画面场景发生比较大的变化(如光线、亮度)。当监控画面的图像发生亮度变化后，即使没有移动物体，基于图像差分或光流方法的移动侦测算法也会产生有效结果，从而导致误判，影响云台自动跟踪移动目标的有效性。而本发明实施例通过判断连续获取的3张图像的亮度值是否一致去判断监控画面是否已经稳定，其好处是，能够较为准确地判断出某一时间段内(云台发生转动后)图像是否已经稳定，并且亮度值的获取技术也已经非常成熟，能够减少出现差错的几率。另外，还通过设置150毫秒超时的方式进一步判断监控画面是否已经稳定，进一步加强云台发生转动后监控画面图像稳定性判断的准确性和严谨性。

作为示例性而非限定，如图3所示，对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪的具体方法包括：

需要说明的是，本实施例通过划分跟踪失效区域，解决了现有技术中当移动目标稍微偏离一点监控画面中心区域，就会频繁触发跟踪，跟踪过程中运动的监控视频会降低观看体验的问题。

作为示例性而非限定，如图4所示，所述跟踪失效区域的面积占监控画面总面积的1/25。

在图4中，监控画面中心点为M，M点的坐标为(Mx,My)，图中虚线框为跟踪失效区域(在跟踪失效区域内运动，无需跟踪)，优选地，跟踪失效区域的面积占监控画面总面积的1/25(水平宽度占1/5，垂直高度占1/5，原则上跟踪失效区域不宜过大，否则有可能会导致移动目标丢失)。

结合图4所示，运动目标主要有以下三种运动情形：

一、运动目标由A点向B点运动：

运动方向为远离监控画面中心点(即由内向外运动)，需要跟踪。B点为需要跟踪的移动目标，其坐标为(Bx,By)，则云台需要向右转动的距离为：Tx＝(Bx-Mx)，云台需要向上转动的距离为：Ty＝(By-My)，

二、运动目标由C点向D点运动：

运动方向为靠近监控画面中心点(即由外向内运动)，无需跟踪。

三、运动目标在跟踪失效区域内运动(图4中的E点)，此时无需跟踪。

在结合图3和图4所示，图3中的基准坐标和当前坐标，分别对应图4中的A点和B点，设置track_flag为1，表示刚刚发生了对移动目标进行跟踪。

再结合图1、图2、图3、图4所示，本发明实施例一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法的整体工作原理如下：

获取移动侦测结果；

若刚刚发生了对移动目标进行跟踪(track_flag被设置为1)，判断图像是否已经稳定，若已稳定(连续3次图像亮度结果一致，或150毫秒超时)，则结束图像稳定判断，对稳定后的移动侦测结果进行运算处理；若未稳定，则丢弃移动侦测结果；

若track_flag为0，则直接对移动侦测结果进行运算处理。

运算处理的具体方法为：

步骤a：判断运动目标是否在跟踪失效区域内。若在跟踪失效区域内，则不处理，并清除基准坐标；若不在跟踪失效区域内，则进入步骤b；

步骤b：判断当前是否有基准坐标，若没有，则更新保存基准坐标；若有，则进入步骤c；

步骤c：根据当前坐标和基准坐标判断运动目标的运动方向。若运动方向为靠近监控画面中心点，则无需跟踪，清除基准坐标；若运动方向为远离监控画面中心点，则进入步骤d；

步骤d：根据当前坐标和监控画面中心点坐标计算需要控制云台转动的步数，并最终传递给云台控制模块进行云台转动处理，同时更新track_flag为1，为下一次跟踪后运动目标有效性处理做准备。

本发明实施例提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，通过分析、计算运动目标的方向和位置，控制云台旋转保证运动目标处于监控画面的合适范围内，提升了目标监控的自动化，降低了职业监控人员的劳动强度。

本发明通过设置跟踪失效区域过滤掉一些监控画面中心区域附近的微小运动目标，以及过滤由外向监控画面中心点移动的运动目标，并通过设置跟踪后目标有效性处理模块减少由于跟踪后图像亮度变化而导致误跟踪的问题，提高了目标跟踪的准确性、有效性和稳定性。同时，设置跟踪失效区域以及过滤由外向监控画面中心点移动的运动目标又能够减少云台频繁转动导致亮度、光线频繁发生变化的问题。

参见图5，是本发明一实施例对应提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置的结构示意图，与上述本发明实施例提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法相对应，由于本发明实施例提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置与上述本发明实施例提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法相对应，因此在前述一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法的实施方式也适用于本实施例提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置。

本发明一实施例对应提供的一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置，包括：

移动侦测模块10，用于获取移动侦测结果；

判断模块20，用于判断当前状态；

跟踪后目标有效性处理模块30，用于若当前状态为未发生跟踪状态时把移动侦测结果交给运算处理模块40处理，或者，用于若当前状态为发生跟踪状态时判断获取移动侦测结果时监控画面的图像是否稳定，若稳定则把移动侦测结果交给运算处理模块40处理，若不稳定则丢弃当前移动侦测结果；

运算处理模块40，用于对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪；

状态更新模块50，用于当执行对移动目标跟踪时把当前状态更新为发生跟踪状态以及用于当跟踪后目标有效性处理模块30判断监控画面的图像为稳定时把当前状态更新为未发生跟踪状态；

云台控制模块60，用于执行对移动目标跟踪。具体地，云台控制模块60根据运算处理模块40的运算结果通过驱动云台电机的转动从而实现执行对移动目标跟踪。

参见图6，本发明实施例还对应提供一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。

如图6所示是本发明一实施例提供的一种电子设备的示意图。该实施例的电子设备包括：处理器11、存储器12以及存储在所述存储器中并可在所述处理器11上运行的计算机程序。所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法实施例中的步骤。或者，所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器11执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述电子设备中的执行过程。

所述电子设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是电子设备的示例，并不构成对电子设备的限定，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，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器11可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分。

所述存储器12可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述电子设备的各种功能。所述存储器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121、至少一个功能所需的应用程序122(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器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，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、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。

其中，所述电子设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，包括：

获取移动侦测结果；

判断当前状态：

当执行对移动目标跟踪时把当前状态更新为发生跟踪状态。

2.根据权利要求1所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，判断监控画面的图像是否稳定的具体方法包括：

在间隔时间获取连续多张图像的亮度值；

3.根据权利要求1所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，对移动侦测结果进行处理后根据处理结果决定是否执行对移动目标跟踪的具体方法包括：

4.根据权利要求3所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，根据运动方向决定是否对移动目标进行跟踪的具体方法包括：

5.根据权利要求2所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，所述间隔时间为25ms，获取的连续图像张数为3张，所述预设时间为150ms。

6.根据权利要求3所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，所述跟踪失效区域的面积占监控画面总面积的1/25。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法，其特征在于，所述获取移动侦测结果采用基于图像差分或者基于光流方法。

8.一种云台摄像机自动跟踪移动目标装置，其特征在于，包括：

移动侦测模块，用于获取移动侦测结果；

判断模块，用于判断当前状态；

云台控制模块，用于执行对移动目标跟踪。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的一种云台摄像机自动跟踪移动目标方法。