[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

说明书

本发明提供了一种基于智能摄像机的高速视觉系统及其目标跟踪算法，系统包括：处理模块、图像获取模块、云台控制模块；系统在目标处于图像中部预设区域时采用第一目标跟踪算法对目标进行跟踪，在目标处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，当目标移位到图像边缘预设区域时，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；当目标从图像边缘预设区域移位到图像中部预设区域时，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，通过区别设置避免了只采用一种跟踪算法要么识别精度不够，要么对系统性能要求过高导致处理速度过慢的问题。

技术领域

本发明涉及视觉跟踪领域，尤其涉及一种基于智能摄像机的高速视觉系统及其目标跟踪算法。

背景技术

随着计算机视觉技术的迅速发展，目标跟踪问题受到越来越多学者的关注。目标视觉跟踪技术作为计算机视觉技术中至关重要的组成部分，在视频监控、现代交通系统、人机交互、辅助医疗诊断和国防安全等领域都发挥着其自身极其重要的作用。过去几十年中，人们对视觉跟踪技术投入了持续的努力，该技术已经有了显著发展，但是，在复杂、多变的自然场景中，视觉跟踪技术仍面临诸多挑战，目标运动过程中的表现、尺度及旋转角度不断变化是跟踪失败的主要原因，因此如何构建鲁棒的表观模型及实现目标的快速搜索是当前研究的热点。

经申请人研究发现，现有技术中的视觉跟踪系统有专利申请CN102301313A、CN106845425A、JP2015142791A，然而这些方案只能识别近距离且运动速度较低的目标，还有专利申请WO2007040920A2，然而该方案算法较复杂，对系统性能要求过高，这些典型的现有技术方案都难以满足实际应用中用户对高速视觉跟踪的需求。

发明内容

本发明的目的在于，针对在所存在的不足，提出了一种基于智能摄像机的高速视觉系统及其目标跟踪算法。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种基于智能摄像机的高速视觉系统，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。

进一步的，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。

一种基于智能摄像机的高速视觉系统的目标跟踪算法，其应用于所述的高速视觉系统，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：;；