[发明专利]一种用于目标跟踪的摄像机PTZ控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种在PTZ(Pan/Tilt/Zoom简写，代表云台全方位(上下、左右)移动及镜头变倍、变焦控制)目标跟踪时对摄像机进行控制的方法及装置。

背景技术

在视频监控领域，PTZ摄像机广泛用于广阔区域的目标跟踪。相较于传统固定摄像头的摄像机，PTZ具有监控范围广阔、跟踪目标场景增大及可变焦距等多重优势，利用这些优势，结合视频图像分析、目标跟踪定位及PTZ摄像机的控制，能够在一定场景内对被跟踪目标进行跟踪、抓拍及报警联动。

目前的PTZ跟踪技术大多侧重于算法层面的优化与改善，多数算法是根据当前帧与前后几帧的比较判断来实现目标位置的预测，当收到各种干扰时，如光照、形变、遮挡、图像质量和目标颜色变化等，算法将难以提供被跟踪目标的准确位置，从而导致跟踪目标丢失和预测位置不准确等问题。如此完全依赖于跟踪算法进行PTZ摄像机的控制，将导致较大的误差。

并且，目前大多数PTZ跟踪技术是单一靠算法计算出目标位置再提供给摄像机作参考以确定移动方向，而实际情况是当目标移动时，如果在整个画面中不采取任何策略仅靠单一的摄像机移动指令会造成多种问题，比如如果摄像机运动速度过慢，会导致跟踪目标消失在PTZ视频画面的视野区域，丢失跟踪目标。如果摄像机整体的运动幅度或者运动步长过大则会产生画面晃动现象，同时又反过来影响跟踪算法，造成跟踪算法不稳定。同时在算法预测过程中产生累计误差的情况下，继续按照算法计算出的位置信息来操控摄像机也会产生严重的跟踪错误及跟踪目标丢失情况。而且现有仅通过摄像机移动指令来直接控制摄像机运动的方法也容易出现摄像机卡顿或者摄像机漂移、超出被跟踪目标的视野等弊端。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于目标跟踪的摄像机PTZ控制方法和装置，能达到精确控制摄像机根据不同区域以不同的等级速度旋转，使摄像机达到准确定位、平稳过渡的效果，解决了现有摄像机在移动时出现的卡顿及不连贯、不平滑现象。

本发明提供一种用于目标跟踪的摄像机PTZ控制方法，包括如下步骤：

获取被跟踪目标在视频帧中的相对位置；

分3个区域设定摄像机等级速度，，公式如下：

X轴方向等级速度

其中X_MOVE表示摄像机最小运动等级速度，为常量，变量a＝50、b＝30为摄像机经验值，posx为被跟踪目标所在位置点的x坐标，width表示图像宽度，abs是指对括号中的内容取绝对值；

Y轴方向等级速度

其中Y_MOVE表示摄像机最小运动等级速度，为常量，变量A＝40、B＝30为摄像机经验值，posy为被跟踪目标所在位置点的y轴坐标，height表示图像高度；

等级速度的设定根据被跟踪目标在视频帧中偏离该帧图像中心点的相对位置确定，相对位置距离中心点越远，摄像机等级速度越大；

将摄像机等级速度转换为摄像机参照角速度；

根据所述摄像机参照角速度计算当前摄像机实际角速度；

将当前摄像机实际角速度转换为摄像机实际输出等级速度。

其中，所述将摄像机等级速度转换为摄像机参照角速度，公式如下：

水平方向：

V_x＝θ_pan＝p1Pan₀²+p2Pan₀+p3

其中，p1、p2、p3为实际测试得出的系数，不同摄像机测试计算出的系数不同；

垂直方向：

V_y＝θ_tilt＝t1Tilt₀²+t2Tilt₀+t3

其中t1、t2、t3为实际测试得出的系数，不同摄像机测试计算出的系数不同。

其中，所述根据摄像机参照角速度计算当前摄像机实际角速度，公式如下：

水平方向：

垂直方向：

其中d₀为初始化物距，范围为5-8米，d₁为当前物距。

其中，所述d₀初始化物距设置为6米。

其中，所述将当前摄像机实际角速度转换为摄像机实际输出等级速度，公式如下：

求解水平方向摄像机实际角速度：