[发明专利]一种视觉跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种视觉跟踪系统，其特征在于，包括图像采集装置、光路转换装置和光路调整装置，其中：

所述图像采集装置包括第一相机(3)和第二相机(7)，所述第一相机(3)设于所述第二相机(7)的旁侧，并且与第二相机(7)的相对位置固定，该第一相机(3)用于获取各帧图像并进行视觉跟踪以预测各帧图像中待跟踪目标的位置；

所述光路转换装置设于待跟踪目标与所述第二相机(7)之间，用于使待跟踪目标在所述第二相机(7)上清晰成像；

所述光路调整装置用于根据预测的待跟踪目标的位置实时调整光路转换装置的光路，以使得待跟踪目标始终位于所述第二相机(7)的成像中心；所述光路转换装置包括沿光路依次设置的第一旋转振镜(4)、第二旋转振镜(5)、第一凸透镜(10)、第二凸透镜(9)和第三凸透镜(8)；所述光路调整装置包括与第一旋转振镜(4)相连的第一振镜驱动单元(11)以及与第二旋转振镜(5)相连的第二振镜驱动单元(12)，该第一振镜驱动单元(11)和第二振镜驱动单元(12)分别用于带动所述第一旋转振镜(4)和第二旋转振镜(5)旋转以调整光路。

2.如权利要求1所述的视觉跟踪系统，其特征在于，各帧图像中待跟踪目标的位置采用如下方式确定：

S11对于第t帧图像中待跟踪目标的位置而言，以第t-1帧图像中目标的预测位置为中心确定预设大小的候选框，计算第t帧图像中所述候选框内图像的特征，根据特征计算滤波器参数，其中，第1帧图像中目标的预测位置预先设定；t为大于1的正整数；

S12根据滤波器参数计算分数图，并融合获得总分数图，该总分数图中最大峰值对应的位置即为第t帧图像中待测目标的预测位置。

3.如权利要求1-2任一项所述的视觉跟踪系统，其特征在于，所述光路调整装置根据待跟踪目标的位置实时调整光路转换装置的光路具体为：

S21标定第一相机所获图像中目标位置与世界坐标系的转换关系式以及世界坐标系与光路调节参数的转换关系式；

S22根据预测的待跟踪目标的位置及上述两个转换关系式转换得到光路调节参数；

S23光路调整装置根据所述光路调节参数实时调整光路转换装置的光路使待跟踪目标在第二相机的中心清晰成像。

4.一种视觉跟踪方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的视觉跟踪系统实现，包括如下步骤：

S1利用第一相机(3)获取各帧图像并进行视觉跟踪以预测各帧图像中待跟踪目标的位置；

S2根据待跟踪目标的位置实时调整光路，以使得待跟踪目标在第二相机(7)的中心清晰成像。

5.如权利要求4所述的视觉跟踪方法，其特征在于，第t帧图像中待跟踪目标的位置采用如下步骤预测：

S11以第t-1帧图像中目标的预测位置为中心确定预设大小的候选框，计算第t帧图像中所述候选框内图像的特征，根据特征计算滤波器参数，其中，第1帧图像中目标的预测位置预先设定；t为大于1的正整数；

S12根据滤波器参数计算分数图，并融合获得总分数图，该总分数图中最大峰值对应的位置即为第t帧图像中待测目标的预测位置。

6.如权利要求5所述的视觉跟踪方法，其特征在于，还包括：

S13判断滤波器是否需要更新：

S131计算第t帧图像中各滤波器分数图的最大值和峰值旁瓣比，并根据分数图的最大值和峰值旁瓣比分别计算每个滤波器对应的聚类距离，然后确定最小聚类距离值和最小聚类距离值对应的滤波器的平均距离值即第k_min个滤波器的平均距离值；第k_min个滤波器为聚类距离最小值对应的滤波器；

S132通过与预设阈值ξ_a和ξ_b的关系确定是否更新第k_min个滤波器的参数：

若更新第k_min个滤波器；

若生成一个新的滤波器；

若无需更新。

7.如权利要求4-6任一项所述的视觉跟踪方法，其特征在于，步骤S2包括如下子步骤：

S21标定第一相机所获图像中目标位置与世界坐标系的转换关系式以及世界坐标系与光路调节参数的转换关系式；

S22根据预测的待跟踪目标的位置及上述两个转换关系式转换得到光路调节参数；

S23利用光路调节参数调节光路使待跟踪目标在第二相机的中心清晰成像。