[发明专利]一种基于摇头摄像机的目标跟踪方法

说明书

本发明提供了一种基于摇头摄像机的目标跟踪方法，具体包括人形/人脸检测定位、人形/人脸位置预测与ID分配、确定跟踪的人形/人脸目标、计算目标在水平和垂直方向距离画面中心的距离、控制摇头机将目标转动到画面中心、判段摇头机是否需要回到home位置等步骤。本发明运用简单的数学计算和多帧滤波、卡尔曼预测与匈牙利匹配方法达到实时跟踪人形/人脸及运动目标块的目的，且在跟踪过程中，避免了因目标检测误检而导致摇头机乱晃的情况，解决了现有技术运算量大，模型复杂，跟踪不稳定摇头机乱晃的问题。

技术领域

本发明涉及视觉跟踪技术领域，具体涉及一种基于摇头摄像机的目标跟踪方法。

背景技术

在计算机视觉领域中，目标跟踪是最具有挑战性的问题之一，涉及的方向主要是单目标跟踪和多目标跟踪，而安防领域运用最多的主要是多目标跟踪。多目标跟踪其主要跟踪流程有检测、特征提取/运动轨迹预测、相似度计算、ID分配。现有技术主要采用相关性滤波器与深度学习方法来进行跟踪，主要用来预测下一帧目标位置和对检测框区域进行特征提取，以获得更具判别性的特征表达。

现有技术中，一些传统的物体追踪算法运行速度快但追踪精度差，而许多新提出的物体追踪算法底层数学模型又很复杂，有些还需要联合深度学习方法进行视觉特征提取，从而导致目标追踪过程中产生巨大的运算量，达不到实时性；此外，当目标检测产生误检时，在使用运动摄像机跟踪目标会产生由于误检导致摄像机左右或上下摇摆，从而使得最终的跟踪效果很差。

公开号为：CN109040574A的中国专利申请公开了一种转动摇头机跟踪目标的方法及装置，用以识别视频中的目标并控制摇头机转动以跟踪目标，将目标保持在画面中心位置，便于用户观察。该方法包括：获取摇头机当前拍摄的一帧图像；从当前帧图像中确定出摇头机的跟踪目标；确定所述跟踪目标与图像中心的距离；根据所述跟踪目标与图像中心的距离，以及预先确定的摇头机的电机转动参数与图像距离之间的关系，确定转动摇头机跟踪目标所需电机转动参数；根据所述电机转动参数转动所述摇头机。该方法通过计算跟踪目标在移动过程中，在每一帧画面中产生的与图像中心位置的偏移，进一步计算出摇头机将跟踪目标保持在图像中心区域相应的电机转动参数，使得摇头机镜头能够跟踪目标并保持目标在画面中心区域，方便用户观察。但是该方法依旧存在目标追踪过程中产生巨大的运算量、实时性差，跟踪不稳定，摇头机乱晃的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于摇头摄像机的目标跟踪方法，解决了现有技术运算量大，模型复杂，跟踪不稳定摇头机乱晃的问题。

为实现上述技术方案，针对人形/人脸目标，本发明提供了一种基于摇头摄像机的目标跟踪方法，具体包括如下步骤：

S1、人形/人脸检测定位：对于人形和人脸检测，通过设定检测模式以及人形和人脸的分数阈值来检测视频中的人形或者人脸；

S2、人形/人脸位置预测与ID分配：对于当前帧，利用卡尔曼滤波器预测出来的目标位置，联合步骤S1中检测出来的实际目标位置，通过计算预测位置与实际位置之间的IOU值作为权重，其中IOU值为卡尔曼滤波器预测出来的目标位置的矩形区域与步骤S1中检测出来的实际目标位置的矩形区域的交集与并集的比值，并使用匈牙利匹配算法来为当前帧分配ID，得到分配好ID的目标；

S3、确定跟踪的人形/人脸目标：根据上一帧跟踪目标的ID，在当前帧中找到相同ID的目标作为当前帧要跟踪的目标；若当前帧中没有同上一帧相同ID的目标，则要重新选择要跟踪的目标；

S4、计算目标在水平和垂直方向距离画面中心的距离：根据跟踪目标矩形区域左上顶点坐标和宽高，以及画面的宽高，计算出跟踪目标在水平方向距离画面中心的距离vecx和垂直方向距离画面中心的距离vecy；

S5、控制摇头机将目标转动到画面中心：