[发明专利]一种基于视频自动跟踪拍摄的定位装置及方法

权利要求书

1.一种基于视频自动跟踪拍摄的定位装置，其特征在于：包括拍摄相机和定位系统，所述定位系统包括定位模块和调试模块，所述调试模块和定位模块均通过电连接所述拍摄相机；

拍摄相机为两台网络云台摄像机，用于定位待拍摄目标相对于拍摄相机的角度位置的两台网络云台摄像机；

目标定位系统，计算分析得到待拍摄目标与网络云台摄像机的相对位置数据，完成定位，计算得到的数据可用于调整网络云台摄像机的拍摄角度和镜头缩放,实现跟踪拍摄；

定位模块，通过在同一墙面的不同位置安装好两台相同的云台摄像机，并接上网线，通过网络将摄像机图像信号传输到定位系统，定位系统通过对两台相机的视频数据进行采集后按照调试好的参数进行计算，确定出场景中同一个目标相对与全景拍摄相机的相对位置和特写拍摄相机的相对位置；

调试模块，按计算得到的位置数据调用特写拍摄相机的云台指定进行跟踪特写拍摄。

2.根据权利要求1所述的一种基于视频自动跟踪拍摄的定位装置，其特征在于：所述两台云台摄像机中的其中一台既可用于拍摄现场的全景画面采集拍摄，也可以用来做定位算法的分析计算数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于视频自动跟踪拍摄的定位装置，其特征在于：所述调试模块主要通过用户交互界面实现，交互调试方式包括以下方式，

连接调试：通过调试界面，分别输入特写相机和全景相机的视频信号采集IP和端口，输入完成后点击“连接”按钮，使定位分析程序连接上摄像机，开始定位分析程序调试；

启停调试：通过点击“启动/停止定位”按钮，开始或停止定位分析程序的自动定位功能运行；

全景调试：通过点击“转到全景位”按钮，可以使全景相机镜头讯速转到到对应的拍摄位置，通过点击“设定全景位”按钮，可以将全景相机镜头当前位置设置为全景分析画面的拍摄位置，

定位调试：通过点击“启动定位”按钮，发送指令让全景拍摄相机转到该位置进行拍摄，并保持位置不做变动，“上”、“下”、“左”、“右”、“原点”、“+”、“-”、分别是对两个云台摄像机的拍摄角度、缩放倍数和云台转动速度；

设定调试：参照点中的“设定”按钮是用来确定当前特写画面中的参照物的，在全景画面中选择一个参照物，调整云台位置和镜头缩放倍数后对参照物进行居中放大拍摄，通过点击“转到”按钮，可以对当前参照点的设置进行检验；

保存调试：通过点击“保存设置”按钮，可将当前设置好的四个参照点位置信息数据和云台速度，摄像相IP，端口等数据进行保存，用于分析算法进行定位分析计算。

退出调试：通过点击“退出”按钮，直接退出定位分析程序。

一种基于视频自动跟踪拍摄的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)首先在程序中基于全景分析摄像机云台的云台数据建立三维空间直角坐标系，以全景拍摄摄像机所在点为原点O，特写拍摄摄像机所在点为O',中心的坐标为(0,0)；

(2)特写摄像机中对目标A进行居中放大拍摄时的位置信息为(x',y',z'),两组数据存在某种映射关系f,可使得(x',y',z')＝f(x,y,z)，通过对选定参照物的数据进行计算，f的求解可以分别分解在两个平面上的求解，分别是xoy,yoz两个二维平面直接坐标系，通过建立xoy二维平面直接坐标系，我们可以求出O,O'两点在xoy平台内的位置关系；

(3)求出点O，O'在xoy平台直角坐标系内的位置偏移关系，可转换为求出线段OD，O'D的长度，在全景相机的画面中找一个参照物，将全景拍摄相机和特写相机都调整到对目标进行居中放大拍摄时的位置,然后获取两台相机的当前云台位置，然后通过相机云台指令，获取当前云台位置坐标信息，再结合云台镜头的拍摄范围，可以通过云台坐标值计算出镜头在水平和垂直方向当前的拍摄角度，再结合当前的坐标值，便可以计算出O点和O点在坐标系中的位置偏移关系；

(4)参照点的选择和数量上，参照点的位置也选择在拍摄场景画面中的上下左右四个方向的点，通过4次同样的测量计算，再取4次计算的算数平均值，便可以得到两台相机精准的位置便移关系，得到了两台相机在同一平面的位置关系的数值；

(5)对光源进行居中定位拍摄就只需要对云台进行相应角度的转动调整即可实现，由于像机云台在设计上是镜头透镜光轴与云台原点重合，便可以将光源与透镜的位置关系转换为光源与云台的位置关系，

(6)得到全景拍摄相机中画面像点与云台位置的关系后再经过转换即可得到该物点与特写拍摄相机的云台位置关系，再将位置关系进行计算转换成云台位置数据，通过云台指令调整镜头云台位置，进行居中拍摄；

(7)定位跟踪拍摄时定位系统先获取像点在全景拍摄相机镜头画面中的位置，通过摄像机画面的分辨率计算可得到准确的像点在画面的坐标；

(8)通过界面调试和定位算法，定位分析程序可以准确找出两个相机位置的映射关系和找出全景拍摄相机中的特定物体在特写镜头的云台坐标中的位置；

(9)通过自动定位装置，结合外部的特定物体检测，便可实现全自动的跟踪定位拍摄，也可以通过此装置在全景云台相机的画面不做调整变化的同时，手动点击要特写拍摄的物体，让特写镜头对物体进行跟踪定位拍摄。