[发明专利]一种基于智能摄像机的高速视觉系统及其目标跟踪算法

权利要求书

1.一种基于智能摄像机的高速视觉系统，其特征在于，所述高速视觉系统包括：处理模块、图像获取模块、云台控制模块；所述云台控制模块设在与智能摄像机连接的云台上，所述处理模块和图像获取模块设于智能摄像机上；所述图像获取模块、云台控制模块均与所述处理模块通讯连接；所述处理模块通过图像获取模块获得图像，从图像中获取要跟踪的目标，当所述目标位于图像中部预设区域时采用第一目标跟踪算法跟踪目标，当目标位于图像边缘预设区域时切换为第二目标跟踪算法跟踪目标，同时处理模块根据计算出目标的运动速度、运动方向和位置，向云台控制模块发送控制云台旋转的第一控制命令，直到目标位于图像中部预设区域，处理模块向云台控制模块发送停止云台旋转的第二控制命令，并切换为第一目标跟踪算法继续跟踪目标；

所述第一目标跟踪算法对处理模块的资源占用比第二目标跟踪算法少；

所述高速视觉系统包括目标跟踪算法，所述目标跟踪算法包括以下步骤：

步骤1，处理模块通过图像获取模块获得图像；

步骤2，在图像中选择跟踪的目标；所述选择包括由处理模块自动选择，具体为：处理模块识别采用第一目标跟踪算法对连续相邻帧图像进行比较，并根据比较结果确定图像中的移动目标为跟踪的目标；所述第一目标跟踪算法包括以下步骤2.1~步骤2.5：

步骤2.1，在视频中选取相邻的三帧图像，并获取前一帧图像灰度值，其中(x,y)为像素点在图像的X-Y平面直角坐标系中的位置；

步骤2.2，对相邻的两帧图像的灰度值做差，分别得到当前帧与前一帧图像灰度差，当前帧与后一帧图像灰度差，及前一帧与后一帧图像灰度差；

步骤2.3，令当前帧与前一帧图像的差分图像灰度值、当前帧与后一帧图像的差分图像灰度值及前一帧与后一帧图像的差分图像灰度值分别满足下列式子：

;

；

其中为前一帧图像内的最大灰度值，为前一帧图像内的最小灰度值，为当前帧图像内的最大灰度值，为当前帧图像内的最小灰度值，为后一帧图像内的最大灰度值，为后一帧图像内的最小灰度值；

步骤2.4，获取、与的均值，令大于等于，其中、、分别为对应的、、中的最大灰度值，根据下式获取预备前景图像，预备前景图像像素点的灰度值为：；

将当前帧图像中与灰度值为255的位置相同的部分作为前景；

步骤2.5，获取前景轮廓并基于前景轮廓获取目标跟踪框；

步骤3，处理模块计算目标的运动速度、运动方向和其位置，并判断目标是否移到图像边缘预设区域，是则执行步骤4，否则返回步骤2继续执行；

步骤4，处理模块使用第二目标跟踪算法获取目标，同时根据所述运动速度、运动方向和所述位置向云台控制模块发送控制云台旋转的第一控制命令，以使得所述目标始终处于智能摄像机获得的图像中；

步骤5，处理模块判断目标是否从图像边缘预设区域移位到图像中部预设区域，是则执行步骤6，否则返回步骤4继续执行；

步骤6，处理模块切换为第一目标跟踪算法继续跟踪目标，同时向云台控制模块发送停止云台旋转的第二控制命令；

所述第二目标跟踪算法为光流法。