CN1460187A - 用于在自动视频跟踪系统中选择目标的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在自动视频跟踪系统中选择目标的方法。所述方法包括下述步骤：显示具有所要跟踪目标的景物的视频图象数据；使所述视频图象数据定格以显示其中的帧；以及在视频图象数据的帧中选择想得到的目标。还提供有一种用于在自动视频跟踪系统中选择目标的装置以及一种应用所述方法和装置的自动视频跟踪系统。
Description
本发明总体上涉及一种视频跟踪系统，并且更具体地涉及一种用于在自动视频跟踪系统中选择目标的方法。
为了本公开内容，自动跟踪被定义为对可移动PTZ相机的摇摄全景、倾斜及变焦距(PTZ)马达的自动控制，以便于保持相机的视野居中于一个指定的移动目标。如此定义的自动跟踪被用于众多不同的应用领域，如侦察及安全监视。在这个领域，目标通常是人。
典型地自动跟踪系统具有目标选择、模型产生及相机控制等几个部分。需要选择一个用于跟踪的目标。这可以通过操作者或通过自动运动探测模块或其它入侵者探测系统来完成。一个目标外貌的内部“模型”是必要的，以允许跟踪系统在随后的图象中发现目标。相机运动控制模型是必要的，以确定如何移动相机以使目标保持在视野的中心。
本公开内容涉及目标选择的问题。在视频景象中识别潜在的跟踪候选人(即想得到的目标)典型地不是自动跟踪系统功能的一部分。例如，在侦察领域中，目标选择需要大量与任何侦察应用目的有关的背景知识。在一个侦察应用中(例如零售商店)看起来“可疑的”的目标也许在另一例如停车场应用中并不可疑。
在一些应用，例如在夜晚监视一个仓库中，任何运动源均是可疑的。在那种情况下，可以利用入侵者探测传感器或运动传感器来指定跟踪目标。对于某些其它应用，只要可以清楚地列举并实施选择目标的规则，则可以使用一个更精密的自动监视系统来指定目标。
当操作者将在视频图象中的一个人指定为跟踪系统的目标时，在操作者与跟踪系统的目标概念之间存在着细微的含义差异。操作者将人指定为目标，然而，跟踪系统只是简单地将图象区域接受为目标。为此，操作者没有必要对他选中了人的什么部分而过分大惊小怪，因为最终，对于任何(人类)观察者来说很清楚他或她选择了哪个人。此外，跟踪系统将基于操作者所正好选择的图象区域建立一个目标模型。由于没有想得到的目标的独立知识，所以不可能超越其所表达的内容来加以概括。另外，还出现这样的问题，因为操作者正在选择一个移动目标，因此他或她可能选择了一个坏目标、目标的一部分或可能甚至是一个空的空间。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于在视频跟踪系统中选择目标的方法和装置，其解决了现有技术视频跟踪系统所拥有的问题。
因而，提供一种用于在自动视频跟踪系统中选择目标的方法。所述方法包括下述步骤：显示具有所要跟踪目标的景物的视频图象数据；使所述视频图象数据定格以显示其中的帧；以及在所述视频图象数据的帧中选择想得到的目标。优选地，所述方法进一步包括下述步骤：在所述选择步骤之后取消对视频图象数据的定格；以及在取消定格的视频图象数据中跟踪所选择的想得到的目标。
优选地，所述选择步骤包括：利用输入设备(如一个计算机鼠标)描画出一个形状，如一个围绕至少想得到目标的一部分的矩形。另外，所述选择步骤包括利用输入设备指示一个想得到的目标驻留在的区域，如利用计算机鼠标来点击所述区域。
还提供有一个用于在自动视频跟踪系统中选择一个目标的装置。所述装置包括：一个相机，其用于提供具有预被跟踪的想得到目标的景物的视频图象数据；一个用于显示所述视频图象数据的显示器；用于对所述视频图象数据定格以显示其中的帧的装置；以及一个输入设备，其用于在所述视频图象数据的帧内选择想得到的目标。优选地，所述装置进一步包括：在想得到的目标被选择之后用于取消对视频图象数据的定格的装置；以及一个具有控制器的自动视频跟踪系统，其用于控制相机以在取消定格的视频图象数据中跟踪所选择的想得到的目标。
优选地，所述输入设备包括用于描画出一个形状，如一个围绕至少想得到目标的一部分的矩形。另外，所述输入设备包括用于指示一个想得到的目标驻留在的区域，如通过在所述区域进行点击。优选地，所述输入设备是一个计算机鼠标。
还提供有一个视频跟踪系统，其包括：一个相机，其用于提供具有预被跟踪的想得到目标的景物的视频图象数据；一个用于显示所述视频图象数据的显示器；用于对所述视频图象数据定格以显示其中的帧的装置；一个输入设备，其用于在所述视频图象数据的帧中选择所述想得到的目标；在所述想得到的目标被选择之后用于取消所述视频图象数据定格的装置；以及一个控制器，其用于控制相机以在取消定格的视频图象数据中跟踪所选择的想得到目标。
优选地，所述输入设备包括用于描画出一个形状，如一个围绕至少想得到目标一部分的矩形的装置。另外，所述输入设备包括如通过在所述区域进行点击用于指示一个想得到的目标驻留在的区域的装置。优选地，所述输入设备是一个计算机鼠标。
根据下述说明、所附的权利要求及所附的附图，本发明所述装置和方法的这些以及其它特点、方面及优点将得到更好的理解，在附图中：
图1示例一个本发明所优选的视频跟踪系统。
图2示例一个用于在图1的视频跟踪系统中选择一个目标的优选方法。
虽然这个发明可应用于众多及各种类型的视频跟踪系统，但是已经发现它在安全系统环境中尤其有用。因此，本发明将在这种环境中被加以说明，但是并没有将本发明的适用性局限于安全系统。本领域的普通技术人员将理解到：本发明所述的方法和装置在如视频会议及用于用户设备的多节点接口等领域也具有有效性。
现在参考图1，其中示例一个本发明视频跟踪系统的所优选的实施例，其总体上由参考数字100来指代。所述装置100包括一个相机102，用于提供具有预被跟踪的想得到目标106的景物104的视频图象数据。优选地相机102是一个PTZ相机，其具有PTZ马达180用于控制相机102的全景拍摄、倾斜及变焦距。这种相机及用于其控制的马达在本领域中是众所周知的。
所述装置100进一步包括一个显示器，如一个计算机监视器110，用于显示来自相机102的景物104的视频图象数据。计算机监视器的显示器在此通常由参考数字104a来表示。输入设备被用于在视频图象数据中选择想得到的目标106a。参考数字106在此被用来指示实际的目标，而参考数字106a指示在监视器110上所显示的目标的图象。优选地，输入设备是一个连接到计算机处理器114的计算机鼠标112。然而，可以使用能够在视频图象显示器上选择一个目标的任何输入设备，而并不偏离本发明的范围或本质。这种其它的输入设备可以是触键、触屏、触笔，或甚至是连接到计算机114的键盘113。优选地，计算机鼠标112通过围绕目标106a的至少一部分描画出一个形状，在视频图象显示器上指示所述目标。优选地，所述形状为一个矩形，然而，也可以采用任何其它的形状，如椭圆形。另外，可以采用其它的方法来选择目标，如在视频图象显示器上仅通过在目标106a区域上进行点击，以及如在现有技术领域所众所周知的那样，使用一个区域填充算法来对目标区域定位。
一旦操作者已经选择目标106a，则跟踪系统116产生一个目标106a的模型，所述模型可以被用来在视频图象数据的连续帧中对目标106a定位。这样的跟踪系统在现有技术中是众所周知的。虽然所述跟踪系统被单独地在图1中示出，但是优选地所述跟踪系统由包含在计算机处理器114内的外围设备(未示出)中的软件来实施。
典型地，存在两种所述模型被应用其中的互连方法，用于从背景景物中识别出目标106a或从其它包藏的目标中识别出目标106a。因为所述模型是从视频图象中收集到的，所以显然它只可能包含有关外貌的信息。这造成限制自动跟踪行为的最重要约束，被称为外貌约束。总体上，只有目标的外貌将其与其它潜在目标相区别时，才能够成功地跟踪所述目标。换句话说，如果所述目标在跟踪器工作的视力环境内不具备有关其外貌的独特之处，则不可能为那个目标建立一个独特的“模型”。
一旦所述目标106a的模型被产生，则控制器118被跟踪系统指示来控制PTZ马达，以移动相机来保持所选择的目标106a居中于相机102的视野。这样的控制器在现有技术中也是众所周知的。象跟踪系统116一样，优选地，控制器118由包含在计算机处理器114内的外围设备中的软件来实施。在现有技术领域中普遍采用的用于控制相机102的两个通常方法包括：离散方法，其中相机102有时被移动以保持目标106a居中；以及连续方法，其中相机102被移动以保持目标106a连续地被居中。
不管选用哪种方法来控制相机102，其结果均被馈送到控制器118，所述控制器118确定为保持目标106居中于相机102的视野所必需的相机移动量。所述控制器118输入一个适当的信号到相机102的PTZ马达108，来完成其指令以保持目标106a居中于相机102的视野。这种系统在现有技术中是众所周知的。
现在将参考图2对用于选择所述目标的装置的另一方面加以说明。图2更详细地示例出图1中的监视显示器104a。所述监视显示器104a作为具有视窗环境而被示出。被称为主视频显示器200的视频图象显示器的一部分显示出来自相机102的视频图象数据。
如上所讨论，目标106a在主视频显示器200中被选择。然而，为了确保目标106a的正确选择，操作者可以具有定格视频图象数据的任选权，以便在选择目标106a之前在主视频显示器部分200上显示其一个帧。通过任何数量的装置，优选地，通过点击提供在监视显示器104a上的定格按钮202，可以定格视频图象数据。另外，操作者可以在主视频显示器200上进行点击以定格视频。
使主视频显示器200定格之后，如上所述，优选地通过围绕目标106a的至少一部分来描画出矩形204，操作者可以选择目标106a。优选地，监视显示器104a也包括一个显示所选择目标106a的目标显示器206。在典型的Microsoft Windows应用中，通过将鼠标指针放置在目标区域的右上方、右点击，并且同时按着右键向下、将鼠标指针移动到目标区域的左下方，并且释放右鼠标键便描画出矩形204。在选择目标区域(矩形204)时，操作者应该试图尽可能少地将背景包括在内。当按键被释放时，在主视频显示器200上，将描画出围绕目标区域的矩形204，并且围绕目标的图象区域将被拷贝到目标显示器206上。
因此，如果操作者对所选择的目标不满意，则他或她可以选择另一个目标。当满意的目标106a被选择后，通过使用提供在监视显示器104a上的另一按键或优选地通过使用按键202，操作者取消对主视频显示器200的定格。然后跟踪系统或者在选择了满意的目标之后自动地，或者如借助于提供在监视显示器104a上的按键208通过向跟踪系统指示手动地跟踪所选择的目标。
如上所讨论，当目标106a被选择时，则建立一个计算机模型来表示所述目标106a外貌。在目标106a的跟踪过程中，每当跟踪器发现与目标模型相匹配的图象的一部分时，它优选地计算出一个表示目标106a与模型完美匹配程度的数字。这个数字可以从例如0％匹配变化到100％匹配。而100％表示所述目标与模型完全匹配。这个值被称为置信值。可以给跟踪器的监视显示器104a添加一个指示所述置信级210的指示器。此外，还可以给监视显示器104a添加一个控制装置用于指示用于所述置信的阈值212。因此，如果在小于所述此阈值下模型与目标匹配，则跟踪器可能向操作者报警或者停止跟踪，并且认为目标丢失。
虽然已经示出并且说明了被认为是本发明所优选的实施例，但是当然要理解为：在形式及细节上的各种修改及变化可以很容易地实现，而不偏离本发明的本质。因此，旨在本发明并不被局限于所说明和示例的精确形式，而是应该被构造成覆含所有属于所附权利要求范围内的修改。
Claims (17)
1.一种用于在自动视频跟踪系统中选择目标的方法，所述方法包括下述步骤：
-显示具有所要跟踪目标(106)的景物(104)的视频图象数据；
-使所述视频图象数据定格以显示其中的帧；以及
-在视频图象数据的帧中选择想得到的目标(106a)。
2.根据权利要求1的方法，其进一步包括下述步骤：
-在所述选择步骤之后取消对视频图象数据的定格；以及
-在取消定格的视频图象数据中跟踪所选择的想得到的目标(106a)。
3.根据权利要求1的方法，其中所述的选择步骤包括利用输入设备围绕至少想得到目标(106a)的一部分描画出一个形状。
4.根据权利要求3的方法，其中所述的输入设备是一个计算机的鼠标(112)且所述形状为矩形(204)。
5.根据权利要求1的方法，其中所述的选择步骤包括利用输入设备指示一个所想得到的目标(106a)驻留在的区域。
6.根据权利要求5的方法，其中所述的输入设备是一个计算机的鼠标(112)且所述指示步骤包括在所述区域进行点击。
7.一种用于在自动视频跟踪系统中选择目标的装置，所述装置包括：
-一个相机(102)，其用于提供具有预被跟踪的想得到目标(106a)的景物(104)的视频图象数据；
-一个用于显示所述视频图象数据的显示器(110)；
-用于对所述视频图象数据(202)定格以显示其中的帧的装置；以及
-一个输入设备(112)，其用于在所述视频图象数据的帧中选择所述想得到的目标(106a)。
8.根据权利要求7的装置，其进一步包括：
-在所述想得到的目标(106a)被选择之后用于取消所述视频图象数据(202)定格的装置；以及
-一个具有控制器(118)的自动视频跟踪系统(116)，其用于控制相机(102)以在取消定格的视频图象数据中跟踪所选择的想得到的目标(106a)。
9.根据权利要求7的装置，其中所述的输入设备包括用于围绕至少想得到目标(106a)的一部分描画出一个形状的装置。
10.根据权利要求9的装置，其中所述的输入设备是一个计算机的鼠标(112)且所述形状为矩形(204)。
11.根据权利要求7的装置，其中所述的输入设备包括用于指示一个所想得到的目标(106a)驻留在的区域的装置。
12.根据权利要求11的装置，其中所述的输入设备是一个计算机的鼠标(112)且所述用于指示的装置包括在所述区域进行点击。
13.一种视频跟踪系统包括：
-一个相机(102)，其用于提供具有预被跟踪的想得到目标(106a)的景物(104)的视频图象数据；
-一个用于显示所述视频图象数据的显示器(110)；
-用于对所述视频图象数据(202)定格以显示其中的帧的装置；
-一个输入设备(112)，其用于在所述视频图象数据的帧中选择所述想得到的目标(106a)；
-在所述想得到的目标(106a)被选择之后用于取消所述视频图象数据(202)定格的装置；以及
-一个控制器(118)，其用于控制相机(102)以在取消定格的视频图象数据中跟踪所选择的想得到的目标(106a)。
14.根据权利要求13的视频跟踪系统，其中所述的输入设备包括用于围绕至少想得到目标(106a)的一部分描画出一个形状的装置。
15.根据权利要求14的视频跟踪系统，其中所述的输入设备是一个计算机的鼠标(112)且所述形状为矩形(204)。
16.根据权利要求13的视频跟踪系统，其中所述的输入设备包括用于指示一个所想得到的目标(106a)驻留在的区域的装置。
17.根据权利要求16的视频跟踪系统，其中所述的输入设备是一个计算机的鼠标(112)且所述用于指示的装置包括在所述区域进行点击。
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