[发明专利]基于单镜头图像动态识别的摄像机自动跟踪系统及其方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及图像跟踪摄像技术领域，更具体的说，本发明涉及基于单镜头图像动态识别的摄像机自动跟踪系统及其方法。

【背景技术】

摄像机跟踪技术发展以来，主要分为三个阶段，第一阶段是超声波定位器，配合视频摄像机跟踪目标，如图1所示，即为超声波定位器的电路框图，超声波探头发出的超声波，通过接收电路的接收，再通过单片机处理后，通过无线数据收发器接收和发送目标的位置信息；第二阶段是红外线定位器，配合视频摄像机跟踪目标，第三阶段是图像定位摄像机配合视频摄像机的双目定位法。

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，但是存在以下几个缺点：例如硬件设备过多，包括被本系统裁剪掉的跟踪逻辑控制机，定位摄像机，其一：较多不同器材的制造，导致整个系统价格高昂，同时部署难度增大；其二，设备分散增加损坏几率，维修成本加大；其三，设备种类繁多，导致运营和学习操作设备的时间成本增加。

【发明内容】

本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种基于单镜头图像动态识别的摄像机自动跟踪系统，所述系统根据所获取的图像进行分析，并根据图像运算的结果定位出目标的坐标位置，最后通过控制云台控制主板，实现了对移动目标的单镜头自动跟踪。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于单镜头图像动态识别的摄像机自动跟踪系统，其改进之处在于：包括图像识别模块、目标跟踪模块以及目标拍摄模块；

所述图像识别模块，用于识别人体运动，所述图像识别模块包括跟踪摄像机，跟踪摄像机具有摄像机主板，所述摄像机主板用于分流出灰度图像，并对移动目标进行灰度图像识别和移动目标的定位；

所述目标跟踪模块，用于跟踪目标运动，所述目标跟踪模块包括云台控制主板，云台控制主板通过云台控制线与所述图像识别模块的摄像机主板电性连接，云台控制线用于传输命令至图像识别模块，以控制所述的跟踪摄像机；

所述目标拍摄模块，包括录播主机，所述录播主机连接于所述的摄像机主板，录播主机用于生成视频数据；所述摄像机拍摄移动目标，并在所述摄像机主板内分流出原始彩色图像，摄像机主板用于对图像进行发送。

在上述的结构中，所述云台控制传输至图像识别模块的命令包括跟踪摄像机的角度和焦距。

在上述的结构中，所述跟踪摄像机的摄像机主板连接在路由器上，摄像机主板通过网络对图像进行发送。

在上述的结构中，所述目标拍摄模块的录播主机连接在路由器上，并通过路由器传输视频数据和音频数据至云服务器。

在上述的结构中，所述跟踪摄像机由教师跟踪摄像机和学生跟踪摄像机构成。

在上述的结构中，所述目标跟踪模块包括云台电机，所述云台电机用于控制所述的跟踪摄像机。

本发明还公开了一种如上述的基于单镜头图像动态识别的摄像机自动跟踪系统的自动跟踪方法，其改进之处在于：包括以下步骤：

A、图像识别：给图像中的每个像素点赋予一个速度矢量，形成了一个运动矢量场；在某一时刻，图像上的点与三维物体上的点一一对应，这种对应关系通过投影来计算得到；根据各个像素点的速度矢量特征，对图像进行动态分析：如图像中没有运动目标，则光流矢量在整个图像区域是连续变化的；当图像中有运动物体时，目标和背景存在着相对运动，运动物体所形成的速度矢量必然和背景的速度矢量有所不同，如此便可以计算出运动物体的位置；

B、图像跟踪：对一个连续的视频帧序列进行处理；针对每一个视频序列，检测可能出现的前景目标；如果某一帧出现了前景目标，找到其具有代表性的关键特征点，该关键特征点可以随机产生，也可以利用角点做特征点；对之后的任意两个相邻视频帧而言，寻找上一帧中出现的关键特征点在当前帧中的最佳位置，从而得到前景目标在当前帧中的位置坐标；如此迭代进行，实现目标的跟踪；

C、目标拍摄：对镜头取景的图像进行二分流，其中，一路原始的彩色视频流通过网线，发送到局域网络路由器，路由器在发送给录播主机，用于课件生成的视频源；其中，另一路要转化为灰度图像，用于图像识别的视频流，以下为彩色图像转化为灰度图像的公用公式：

Gray(i,j)＝0.299*R(i,j)+0.587*G(i,j)+0.144*B(i,j)

其中，Gray是最终灰度图像颜色，R是红色，G是绿色，B是蓝色。

进一步的，所述步骤A中还包括以下步骤：