[发明专利]一种鼠虫监控装置及采用其进行图像跟踪识别的方法

权利要求书

1.一种鼠虫监控装置，包括监控装置和远程监控平台，其特征在于，所述监控装置包括DSP图像处理模块、图像采集模块、A/D转换模块、FPGA图像预处理模块和D/A转换模块，

其中，图像采集模块包括云台和位于云台前方的摄像头，用于采集粮仓内部视频信号，该图像采集模块与A/D转换模块相连，将采集到的模拟图像信号转化为数字图像信号，

所述A/D转换模块与FPGA图像预处理模块相连，将数字图像信号传输给FPGA图像预处理模块进行图像的预处理，

所述FPGA图像预处理模块还与DSP图像处理模块和D/A转换模块相连，将预处理后的图像信息传输给DSP图像处理模块进行图像运算处理，DSP图像处理模块将处理后的图像通过FPGA模块传送给D/A转换模块，

所述D/A转换模块与远程监控平台相连，将处理后的数字图像信号转化为模拟图像信号后，通过视频信号线将图像传输到远程监控平台。

2.根据权利要求1所述的鼠虫监控装置，其特征在于，所述DSP图像处理模块采用TI公司的TMS320芯片。

3.根据权利要求1所述的鼠虫监控装置，其特征在于，所述A/D转换模块采用SAA7113芯片。

4.根据权利要求1所述的鼠虫监控装置，其特征在于，所述D/A转换模块与远程监控平台采用有线方式连接。

5.根据权利要求1所述的鼠虫监控装置，其特征在于，所述D/A转换模块与远程监控平台采用无线方式连接。

6.根据权利要求1所述的鼠虫监控装置，其特征在于，所述远程监控平台设有报警器。

7.采用权利要求1所述的鼠虫监控装置进行图像跟踪识别的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤一、计算背景差分判断检测到的图像中是否有运动目标，所述运动目标为鼠虫：

(A)利用公式(1)，计算当前帧f_k与背景b_k的差值D_k：

D_k(x，y)＝|f_k(x，y)-b_k(x，y)|        (1)

式中，(x，y)为以图像左上角为原点，宽方向为X轴，高方向为Y轴建立的坐标系中像素点的坐标，k为当前帧的索引；

(B)利用公式(2)判断检测到的图像中是否存在运动目标：

X(x,y)=1Dk(x,y)>T0Dk(x,y)≤T---(2)]]>

式中，X(x，y)为目标图像，T为阈值，若X(x，y)为1，表示有运动目标出现，所有X(x，y)的像素组成了运动目标图像；否则表示无运动目标出现；

步骤二、计算运动目标图像的角点：

(A)利用公式(3)计算目标图像X(x，y)的每个像素计算梯度值：

Ix(x,y)=I(x+1,y)-I(x-1,y)2]]>(3)

Iy(x,y)=I(x,y+1)-I(x,y-1)2]]>

式中，I(x，y)为图像在(x，y)处的灰度值，I_x(x，y)为当前像素x方向的梯度值，I_y(x，y)为当前像素y方向的梯度值。

(B)利用公式(4)计算空域梯度矩阵G：

G=Σx=px-ωxpx+ωxΣy=py-ωypy+ωyIx2(x,y)Ix(x,y)Iy(x,y)Ix(x,y)Iy(x,y)Iy2(x,y)---(4)]]>

式中，G为二维矩阵，具有两个特征值λ₁和λ₂，最小特征值为λ_m＝min(λ₁，λ₂)；所有像素点最小特征值中的最大值λ_max，则取阈值为λ_T＝0.1λ_max，用所有点的最小特征值与λ_T比较，保留λ_m＞λ_T的点为候选角点；p＝[p_c，p_y]^T为图像中某一点的位置向量，p_x和p_y分别表示x方向和y方向的位置向量，ω_x和ω_y为窗口在x和y方向上的半径大小。

步骤三、利用公式(5)和公式(6)计算运动目标图像角点的光流，

I_xu+I_yv+I_t＝0       (5)

η‾k=G-1b‾k---(6)]]>

公式(5)中，I_x为图像x方向的灰度，I_y为图像y方向的灰度，I_t为时刻t的灰度，u和v为光流w＝(u，v)在该点的水平和垂直移动分量：

其中，dx为x方向上的增量，dy为y方向上的增量；

公式(6)中，为残差运动矢量，为误匹配矢量；

算得到原始图像的光流大小和方向为：

d=g0+d0=ΣL=0Lm2LdL]]>

其中，d＝(dx，dy)^T，g为每一层图像的光流估计初值。

步骤四、根据以上方法计算所有运动目标角点的平均光流大小和方向d，做为控制信号发送给远程监控平台进行跟踪。