[发明专利]一种基于图像定位的摄像机自动跟踪系统及跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动定位技术领域，尤其涉及一种基于图像定位的摄像机自动跟踪系统及其跟踪方法。 

背景技术

从自动定位技术的发展阶段来划分，主要分为三个阶段，第一阶段是超声波定位，第二阶段是红外线定位技术，第三个阶段就是本发明所涉及的图像定位技术。 

如附图1所示，超声波定位系统主要由微处理系统、无线电地址编码发射电路、无线地址编码触发电路、一组超声波发射器和超声波接收器组成。首先由微处理机选定要触发的发射点地址，然后启动发射电路并开始计时，在给定时间内如接收到信号则由延迟时间可以计算出移动物体到发射点的距离，接下来开始接收下一个发射点的信号，当接收到足够(2个点)的发射信号后，便可由移动物体到各发射点的距离计算出具体的位置坐标。 

如附图2所示，红外线定位技术与超声波定位技术原理类似。红外线定位主要由微处理系统、一组红外线发射器、一组红外线接收器、和红外线触发和接收电路组成；微机首先选定需要发射的红外线触发器，触发红外线发射器发射红外线，此时红外线接收电路扫描对应的红外线接收器，如果发射器与接收器之间有物体遮挡，则部分接 收器接收不到红外线，记下该位置中心点，继续启动其它红外线发射器，检测另外一部分接收不到红外线的接收器，记下另外一个位置中心点，一定时间范围内，通过2个中心点的位置即可计算出遮挡物体在空间中的位置坐标。 

但是现有技术的定位系统及其方法在一定条件下可以满足自动跟踪系统的要求，但存在以下几个缺点。例如，红外定位技术容易受到太阳、投影机等光源中的红外线干扰；超声波定位技术需要人体较长时间暴露在超声波环境下，对身体有害；超声波定位技术及红外定位技术安装部署复杂，对检测环境要求比较高，部署成本也比较高。 

本发明的目的就是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于图像定位的摄像机自动跟踪系统及其跟踪方法，完全根据所获得的图像进行分析，免除了外界干扰，能准确定位出移动目标的具体坐标位置，并且通过控制摄像机云台，实现了对移动目标的自动跟踪。 

发明内容

本发明涉及一种基于图像定位的摄像机自动跟踪系统，所述系统包括： 

目标定位系统，由跟踪主机、教师定位摄像机和学生定位摄像机组成，跟踪主机通过视频线分别与教师定位摄像机、学生定位摄像机相连接；教师定位摄像机和学生定位摄像机采集图像并传送至跟踪主机进行图像识别，检测目标移动，计算移动目标的坐标位置； 

自动跟踪系统，由跟踪主机、教师采集摄像机和学生采集摄像机组成，跟踪主机通过云台控制线分别与教师采集摄像机、学生采集 摄像机相连接；跟踪主机向教师采集摄像机和学生采集摄像机发送拍摄指令； 

录播主机系统，其通过视频线分别与教师采集摄像机和学生采集摄像机相连接，采集视频和其他相关数据，并进行编码压缩生成课件文件。 

本发明所涉及的自动跟踪系统，所述教师定位摄像机数量设置为一台，学生定位摄像机数量设置为两台。 

本发明所涉及的一种基于图像定位的摄像机自动跟踪方法，包括以下步骤： 

图像识别，由教师定位摄像机和学生定位摄像机采集移动目标，并将数据传送至跟踪主机，采用时间差分法对移动目标进行图像识别； 

目标定位，跟踪主机根据教师定位摄像机和学生定位摄像机采集的数据分别对教师及学生目标进行目标定位； 

自动跟踪，跟踪主机根据目标定位后的定位数据，通过云台控制线分别向教师采集摄像机和学生采集摄像机传送云台控制指令，例如，摄像机角度和焦距； 

课件生成，教师采集摄像机和学生采集摄像机通过视频线将所采集的数据传送至录播主机，录播主机对视频及其他数据进行编码压缩，生成课件文件。 

本发明所述的自动跟踪方法，其中所述时间差分法包括在连续的图像序列中提取多个相邻帧，在帧间采用基于相素的时间差分，并 用阈值化来提出运动区域的步骤。 

本发明所述的自动跟踪方法，在对教师目标进行目标定位时，采用单目平面定位法，而在对学生目标进行目标定位时，采用双目立体定位法。 

本发明所述的自动跟踪方法，其中自动跟踪的过程是通过发送位置指令给摄像机云台来实现的，包括以下步骤： 

步骤一：通过手动控制云台将拍摄画面移到最左端，获取此时云台的左位置点，移到画面最右端获取云台的右位置点，移到最近点获取最近变焦倍数，移到最远点获取最远变焦倍数，左右位置点的差即为摄像机水平移动的变化范围，最近变焦倍数和最远变焦倍数之差即为摄像机变焦范围；