[发明专利]一种多PTZ相机的运动目标接力跟踪算法

说明书

技术领域

本发明属于视频监控领域，尤其涉及一种使用多个PTZ相机对同一个目标进行持续地接力跟踪的算法。

背景技术

随着社会的发展，视频监控作为一种重要的安防措施越来越受到人们的重视，应用范围也逐渐扩大，大到火车站飞机场，小到停车场便利店，都安装了大量的监控摄像头。传统的监控摄像头在安装之后，其相机角度、镜头焦距等参数就不能改变，即监控场景一般是固定不变的，使用起来很不方便，PTZ相机(Pan/Tilt/Zoom简写，代表云台全方位(上下、左右)移动及镜头变倍)的出现解决了上述问题。在PTZ相机安装之后，使用者可以通过数字或者模拟信号来给相机发送命令，调整相机的PTZ参数，包括表示镜头的水平角度的P值、表示镜头的垂直角度的T值以及表示镜头的变倍参数的Z值，从而实现灵活地调整相机的监控场景。

一般监控系统中PTZ相机的参数调整主要有两种方式：一、监控人员通过观察监控画面来发现焦点事件继而手动发送PTZ参数命令调整相机的角度和焦距，使得相机的监控视野适合于焦点事件所在区域；二、事先为相机设定若干个PTZ坐标并设置相机每间隔一段时间就按顺序转动到其中一个PTZ坐标位置，即相机巡航。方式一需要耗费大量的人力资源，且无法保证监控的效率，方式二中摄像机只是简单地依次对预先设定好的坐标位置进行监控，缺乏针对性，不能很好地应对突发事件。

为了提高PTZ相机的监控效率，研究人员采用图像处理与视频分析的方法提取出监控场景中的运动目标，进而通过运动目标的运动信息来实现PTZ相机对焦点区域的自动监控和跟踪运动目标，然而，这种方法通常采用单个PTZ相机，且单纯依赖跟踪目标在图像中的位置变化调整相机的角度，实现对运动目标的跟踪。在实际应用场景中，这类方法往往会因为相机角度调整不合适，导致运动目标偏离出相机场景，跟踪失败，同时由于单个PTZ相机的监控视野有限，只能获得运动目标的监控片段，无法实现对目标的持续长时间跟踪，丢失了目标的完整历史轨迹信息。

发明内容

本发明为克服上述现有技术存在的不足之处，提出了一种使用多PTZ相机对运动目标进行持续接力跟踪的算法，能够精确控制相机转动，对目标进行长时间稳定跟踪，从而获得目标完整的历史运动信息。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种多PTZ相机的运动目标接力跟踪算法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、针对所需拍摄的监控场景，架设M台PTZ相机C＝{C₁,C₂,…,C_m,…,C_M}，C_m表示第m台PTZ相机；m≤M；并使得相邻两台PTZ相机的监控视野部分重叠，从而获得多帧有重叠区域的视频图像；

定义第m台PTZ相机C_m的PTZ参数为：水平角度P_m、垂直角度T_m和变焦参数Z_m；

以所述视频图像的任一顶点为原点O，以所述原点O的两条邻边分别设置为X轴和Y轴构成坐标系XOY；

步骤2、通过相机自标定算法对每台PTZ相机的内参数矩阵进行估计；

步骤3、设定每台PTZ相机的预置位参数，所述预置位参数包括：预置水平角度、预置垂直角度和预置变焦参数；并计算所述M台PTZ相机C的视野分割线L＝{L₁,L₂,…,L_m,…,L_M-1}；L_m表示第m台PTZ相机C_m与第m+1台PTZ相机C_m+1之间的视野分割线；

步骤4、以第m台PTZ相机C_m所拍摄的视频图像作为参考图像，在所述参考图像中选定跟踪目标，并提取所述跟踪目标的目标特征；

步骤5、根据所述目标特征，利用均值漂移算法计算所述跟踪目标在所述参考图像中的位置坐标，并在所述跟踪目标与所述参考图像的中心位置坐标之间的距离大于所设定的阈值T时，调整所述第m台PTZ相机C_m的PTZ参数；