[发明专利]一种基于摄像头的运动物体实时追踪系统及方法

权利要求书

1.一种基于摄像头的运动物体实时追踪系统，其特征在于，包括摄像头、搭配摄像头的云台、搭配云台的舵机、单片机和电源；所述摄像头、舵机和电源均与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的基于摄像头的运动物体实时追踪系统，其特征在于，所述摄像头是OpenMV摄像头。

3.根据权利要求2所述的基于摄像头的运动物体实时追踪系统，其特征在于，所述搭配摄像头的云台具有两个自由度，由所述舵机来支持两个维度的运动；所述搭配云台的舵机的个数为2个，其中一个舵机负责水平方向的移动，另一个舵机负责垂直方向的移动。

4.根据权利要求3所述的基于摄像头的运动物体实时追踪系统，其特征在于，所述两个舵机由两节18650电池组合L298N电机驱动进行供电。

5.根据权利要求4所述的基于摄像头的运动物体实时追踪系统，其特征在于，所述单片机是Arduino单片机。

6.根据权利要求5所述的基于摄像头的运动物体实时追踪系统，其特征在于，所述舵机和摄像头均采用串口与单片机连接。

7.一种利用权利要求6所述的基于摄像头的运动物体实时追踪系统的运动物体实时追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：摄像头稳定后，摄像头拍摄六张图像进入缓冲区；

S2：依次对相邻的两帧图像作差得到五帧运动目标的帧差图像；

S3：对每一帧差图像进行去噪和形态学膨胀得到二值化图像；

S4：对每一帧二值化图像中寻找最大的连通白块的中心作为目标位置；

S5：对目标位置进行加权求和，能估计运动目标当前的位置，计算云台转动的角度；

S5：云台转动，使得运动目标保持在摄像头画面的中心。

8.根据权利要求7所述的运动物体实时追踪方法，其特征在于，由于每次驱动云台转动后摄像头相对于地面也发生运动，图像发生大幅度快速变化，对于帧差法的结果产生大量干扰，需要等待图像稳定，再使用帧差法检测场景中相对于地面运动的物体，以免摄像头自身的运动导致识别出现错误。

9.根据权利要求8所述的运动物体实时追踪方法，其特征在于，在从缓冲区提取到两帧图像后，首先对两帧图像进行灰度化，得出这两帧图像的灰度图，然后根据帧差法对两张灰度图像进行差分，即是两个二维矩阵相减，由于差分会在一些突变点以及原本无关的点处产生较大的噪声，为了消除这些噪声采用了均值滤波算法。

10.根据权利要求9所述的运动物体实时追踪方法，其特征在于，经均值滤波算法后，图像只保留目标的轮廓，根据减背景法的思想动态设定阈值，然后将图像二值化成一个只有0和1的二维矩阵，在二值化图像之后，使用中值滤波算法来滤除这些噪声，使用形态学膨胀算法，将图像与核进行卷积，从而添加一些信息使图像的信息量增加，更加明确的得到运动物体的轮廓，此时得到的连通的白色色块中心就是对运动目标位置的估计，从而获得运动目标的轨迹。