CN107888818A - 一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***和方法，该***包括用于拍摄包含待跟随目标和待识别对象的图片的摄像设备；用于比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台跟随目标的控制***；用于根据所述跟随指令在不同方向移动所述摄像设备，使所述待跟随目标保持在图片的中间位置的手持云台，实现了摄像头对多个区域进行目标识别，使手持云台具备了目标识别和目标跟随的功能；由于设备体积小，能被方便地携带到任何区域，灵活实现对各区域内的目标识别和目标跟随。

Description

一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***和方法
技术领域
本发明涉及电子技术应用领域，特别涉及一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***和方法。
背景技术
基于图像的目标识别与跟踪技术是利用成像***所采集的图像，自动地提取或识别相应目标，并对其进行跟踪。即通过一系列图像数据实现对目标的识别与跟踪。实时性好、定位精度高和抗干扰能力强的目标识别与跟踪方法已成为图像目标识别与跟踪技术的攻关重点，具有重要的军事、经济和社会价值。
目前部分监控***已实现目标识别的功能，但是由于监控***中的摄像头固定安装于某个位置，只能针对特定区域进行目标识别。而现有的手持云台虽然能够安装摄像设备，为稳定拍摄提供辅助，但是手持云台中不具备目标识别和目标跟随的功能。
发明内容
本发明针对摄像头的目标识别局限于固定区域和手持云台不能实现目标识别和目标跟随的问题，提供了一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***和方法。
本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：
本发明提供了一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***，所述***包括：
摄像设备，用于拍摄包含待跟随目标或待识别对象的图片；
控制***，连接所述摄像设备，用于导入包含待跟随目标的图片信息，比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台跟随目标；
手持云台，连接所述摄像设备和控制***，用于根据所述跟随指令在不同方向移动所述摄像设备，使所述待跟随目标保持在图片的中间位置。
根据上述***，所述控制***包括：
导入模块，连接所述摄像设备，用于导入包含待跟随目标的图片信息；
特征参数提取模块，连接所述导入模块，用于根据所述图片信息挑选出待跟随目标的脸部特征；
比对模块，连接所述特征参数提取模块，用于比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征；
判断模块，连接比对模块，用于判断所述待跟随目标和待识别对象的脸部特征是否相符；
所述判断模块还用于当所述待跟随目标和待识别对象的脸部特征相符时，向所述手持云台发出跟随指令；
所述包含待跟随目标的图片包括已有的图片和所述摄像设备现场拍摄的图片。
根据上述***，所述手持云台包括：
夹持装置，连接所述摄像设备，用于夹持和固定所述摄像设备；
第一电机，连接所述夹持装置，用于控制所述摄像设备绕x轴转动；
第二电机，连接所述夹持装置，用于控制所述摄像设备绕y轴转动；
第三电机，连接所述第一电机，用于控制所述摄像设备绕z轴转动；
所述判断模块还用于判断待跟随目标是否处于图片的中间位置；
所述摄像设备包括摄像机、具有摄像功能的照相机和具有摄像功能的手机。
根据上述***，所述第一电机、第二电机和第三电机的内部各自分别含有一个电机驱动板，用于为各自所属电机的转动供电；
所述判断模块还用于当待跟随目标处于图片的中间位置时，发出断电指令。
根据上述***，所述摄像设备对所述待识别对象的目标方向拍摄至少一张图片。
本发明还提供了一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的方法，所述方法包括：
S1、导入待跟随目标的图片，拍摄包含待识别对象的图片；
S2、比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台跟随目标；
S3、根据所述跟随指令在不同方向移动所述摄像设备，使所述待跟随目标保持在图片的中间位置。
根据上述方法，所述步骤S1包括：
S11、导入待跟随目标的图片信息；
S12、根据所述图片信息挑选出待跟随目标的脸部特征；
S13、通过摄像设备拍摄至少一张包含待识别对象的图片。
根据上述方法，所述步骤S2包括：
S21、比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征；
S22、判断是否找到待跟随目标；
S23、若找到待跟随目标，则通过所述判断模块向所述手持云台发出跟随指令；
S24、若未找到跟随目标，则返回步骤S13，重新拍摄待识别对象。
根据上述方法，所述步骤S3包括：
S31、接收所述跟随指令；
S32、通过电机驱动板启动电机，使摄像设备绕x轴、y轴或z轴转动，并判断待跟随目标是否在图片的中间位置；
S33、当所述待跟随目标处于图片的中间位置，通过判断模块发出断电指令；
S34、接收所述断电指令，控制所述电机驱动板停止供电，使所述电机停止转动。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
将摄像设备与手持云台连接，通过控制***控制手持云台的转动，实现了摄像头对多个区域进行目标识别，使手持云台具备了目标识别和目标跟随的功能；由于设备体积小，能被方便地携带到任何区域，灵活实现对各区域内的目标识别和目标跟随。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***的结构示意图。
图2是本发明实施例一提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***较佳实施例的结构示意图。
图3a是本发明实施例一提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***的手持云台结构的主视图。
图3b是本发明实施例一提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***的手持云台结构的右视图。
图4是本发明实施例一提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***的手持云台结构示意图。
图5是本发明实施例二提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***流程图。
图6是本发明实施例二提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***流程图。
图7是本发明实施例二提供的一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***流程图。
具体实施方式
为了解决摄像设备固定使目标识别的区域有限，手持云台无法实现目标识别与目标跟随的问题，本发明旨在提供一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的方法，其核心思想是：提出一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***，将摄像设备与手持云台连接，通过控制***控制手持云台的转动，实现了摄像头对多个区域进行目标识别，使手持云台具备了目标识别和目标跟随的功能。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***，参见图1，该***包括：
摄像设备10，用于拍摄包含待跟随目标或待识别对象的图片；
控制***20，连接摄像设备10，用于导入包含待跟随目标的图片信息，比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台跟随目标；
手持云台30，连接摄像设备10和控制***20，用于根据跟随指令在不同方向移动摄像设备10，使待跟随目标保持在图片的中间位置。
具体地，参见图2，控制***20包括：
导入模块201，连接摄像设备10，用于导入包含待跟随目标50的图片信息；
特征参数提取模块202，连接导入模块201，用于根据图片信息挑选出待跟随目标50的脸部特征；
在本实施例中，包含待跟随目标50的图片中包含了待跟随目标50的正脸或者侧脸，脸部特征包括眼睛的轮廓、眼角的距离、鼻子和眼睛之间的距离等特征参数。
比对模块203，连接特征参数提取模块202，用于比对待跟随目标50和待识别对象40的脸部特征；
判断模块204，连接比对模块203，用于判断待跟随目标50和待识别对象40的脸部特征是否相符；
判断模块204还用于当待跟随目标50和待识别对象40的脸部特征相符时，向手持云台30发出跟随指令；
包含待跟随目标50的图片包括已有的图片和摄像设备10现场拍摄的图片。
具体地，参见图3a，手持云台30包括夹持装置301、第二电机303和支撑组件；其中，支撑组件包括第二支撑件3052；
第二电机303通过第二支撑件3052与夹持装置301连接，用于控制摄像设备作水平轴x轴方向运行；x轴方向、y轴方向和z轴方向构成三维空间立体坐标系。
具体地，参见图3b，手持云台还包括第一电机302、第三电机304和手柄筒306；支撑组件还包括第一支撑件3051和第三支撑件3053；
第三电机304设置于手柄筒306上，用于控制摄像设备作方向轴z轴方向运动；第一电机302通过第三支撑件3053与第三电机304连接，用于控制摄像设备作俯仰轴y轴方向运动；夹持装置301通过第一支撑件3051与第一电机连接，用于夹持和固定摄像设备。
在本实施例中，第一电机302、第二电机303和第三电机304均包裹在机壳内，通过机壳固定设置在支撑组件上；
第一电机302、第二电机303和第三电机304工作在不同的转速下，分别驱动摄像设备在x轴、y轴和z轴方向上的单独运动；而电机的不同转速对应不同扭矩，这三个不同的扭矩相互作用抵消了地球的重力和重力产生的扭矩，使摄像设备10保持稳定，以达到拍摄出清晰图片的效果。
具体地，参见图4，第一电机302、第二电机303和第三电机304的内部各自分别含有一个电机驱动板，并且第一电机302、第二电机303和第三电机304的内部结构相同；以第二电机303为例，电机驱动板307通过机壳固定在第二电机303的内部，用于为第二电机303的转动供电；夹持装置包括连接第一支撑件3051的固定板3013，用于将夹持装置固定于支撑组件上；活动连接于固定板3013两侧的上夹板3011和下夹板3012，用于通过灵活调节上夹板3011与下夹板3012的距离，固定各类不同尺寸的摄像设备10；固定板3013、上夹板3011和下夹板3012构成的夹持装置将摄像设备10固定在支撑架上，并通过支撑架分别与第一电机302、第二电机303和第三电机304相连；在第一电机302、第二电机303和第三电机304的驱动下，通过转动支撑架带动摄像设备10的在x轴、y轴和z轴方向上的转动。
本实施例中，摄像设备10包括摄像机、具有摄像功能的照相机和具有摄像功能的手机。
在本实施例中，判断模块204将待跟随目标50的脸部特征作为基准值，与待识别对象40的脸部特征参数进行特征参数匹配，根据匹配的符合程度，挑选出待跟随目标50。
具体地，参见图2，摄像设备10对待识别对象的目标方向拍摄至少一张图片。
在本实施例中，对目标方向拍摄多张图片，包含多个待识别对象，增大匹配成功的概率。
本发明实施例将摄像设备与手持云台连接，通过控制***控制手持云台的转动，实现了摄像头对多个区域进行目标识别，使手持云台具备了目标识别和目标跟随的功能；由于设备体积小，能被方便地携带到任何区域，灵活实现对各区域内的目标识别和目标跟随。
实施例二
本发明提供了一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的方法，适用于实施例一所示的利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***，参见图3，该方法包括：
S1、导入待跟随目标的图片，拍摄包含待识别对象的图片；
S2、比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台30跟随目标；
S3、根据跟随指令在不同方向移动摄像设备10，使待跟随目标保持在图片的中间位置。
具体地，参见图4，步骤S1包括：
S11、导入待跟随目标的图片信息；
S12、根据图片信息挑选出待跟随目标的脸部特征；
S13、通过摄像设备10拍摄至少一张包含待识别对象的图片。
在本实施例中，待跟随目标的脸部特征包括眼睛的轮廓、眼角的距离、鼻子和眼睛之间的距离等特征参数。对每张包含待识别对象的图片也需要提取出待识别对象的脸部特征。
具体地，参见图4，步骤S2包括：
S21、比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征；
S22、判断是否找到待跟随目标；
S23、若找到待跟随目标，则通过判断模块20向手持云台30发出跟随指令；
S24、若未找到跟随目标，则返回步骤S13，重新拍摄待识别对象。在本实施例中，通过判断模块204将待跟随目标的脸部特征作为基准值，与待识别对象的脸部特征参数进行特征参数匹配，根据匹配的符合程度，挑选出待跟随的目标。
具体地，参见图6，步骤S3包括：
S31、接收所述跟随指令；
S32、通过电机驱动板305启动电机，使摄像设备绕x轴、y轴或z轴转动，并判断待跟随目标50是否在图片的中间位置；
S33、当所述待跟随目标50处于图片的中间位置，通过判断模块发出断电指令；
S34、接收所述断电指令，控制所述电机驱动板305停止供电，使所述电机停止转动。
在本实施例中，目标跟随可采用TLD(TrackingLearningDetection单目标长时间跟踪算法)、CMT(Clustering of Static-Adaptive Correspondences for DeformableObject Tracking可变性跟踪目标的静态自适应的对应聚类)和Color Tracking(颜色跟踪)等方法。
具体地，参见图7a，在摄像设备10拍摄的包含带识别对象的图片的人群中，包含有多个待识别对象40，通过特征参数提取模块对每个待识别对象40做脸部特征参数的提取，再通过比对模块比对眼睛的轮廓、眼角的距离、鼻子和眼睛之间的距离等特征参数，并给出0-100％的匹配度。
具体地，参见图7b，判断模块内部设定一匹配度数值，超过这一特定数值的匹配度即认为匹配成功，识别到目标；目标识别成功后，定位待跟随目标50，通过判断模块计算待跟随目标相对于摄像设备的屏幕中心的相对空间角度。
具体地，参见图7c，通过判断模块发送跟随指令，通过各个电机的电机驱动板启动电机，使摄像设备绕各个轴转动，使待跟随目标位于图片的中心位置；通过判断模块204判断出待跟随目标50处于图片的中间位置，发出断电指令；电机驱动板305停止供电，使电机停止转动，完成对目标的识别和跟踪。
在本实施例中，如图7b所示，定位的待跟随目标位于摄像设备的图片的中心位置的正左方，所以如图7c所示，只需通过判断模块向第三电机304发送跟随指令，通过电机驱动板驱动第三电机304绕z轴逆时针旋转15度，带动第三支撑件转动，使摄像设备绕z轴逆时针旋转15度；此时，待跟随目标50位于图片的中心位置；通过判断模块发出断电指令，第三电机304停止转动。
本发明实施例将摄像设备与手持云台连接，通过控制***控制手持云台的转动，实现了摄像头对多个区域进行目标识别，使手持云台具备了目标识别和目标跟随的功能；由于设备体积小，能被方便地携带到任何区域，灵活实现对各区域内的目标识别和目标跟随。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是：上述实施例提供的利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***在实现利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***与利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的***，其特征在于，所述***包括：
摄像设备，用于拍摄包含待跟随目标或待识别对象的图片；
控制***，连接所述摄像设备，用于导入包含待跟随目标的图片信息，比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台跟随目标；
手持云台，连接所述摄像设备和控制***，用于根据所述跟随指令在不同方向移动所述摄像设备，使所述待跟随目标保持在图片的中间位置。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制***包括：
导入模块，连接所述摄像设备，用于导入包含待跟随目标的图片信息；
特征参数提取模块，连接所述导入模块，用于根据所述图片信息挑选出待跟随目标的脸部特征；
比对模块，连接所述特征参数提取模块，用于比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征；
判断模块，连接所述比对模块，用于判断所述待跟随目标和待识别对象的脸部特征是否相符；
所述判断模块还用于当所述待跟随目标和待识别对象的脸部特征相符时，向所述手持云台发出跟随指令；
所述包含待跟随目标的图片包括已有的图片和所述摄像设备现场拍摄的图片。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述手持云台包括：
夹持装置，连接所述摄像设备，用于夹持和固定所述摄像设备；
第一电机，连接所述夹持装置，用于控制所述摄像设备绕x轴转动；
第二电机，连接所述夹持装置，用于控制所述摄像设备绕y轴转动；
第三电机，连接所述第一电机，用于控制所述摄像设备绕z轴转动；
所述判断模块还用于判断待跟随目标是否处于图片的中间位置；
所述摄像设备包括摄像机、具有摄像功能的照相机和具有摄像功能的手机。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述第一电机、第二电机和第三电机的内部各自分别含有一个电机驱动板，用于为各自所属电机的转动供电；
所述判断模块还用于当待跟随目标处于图片的中间位置时，发出断电指令。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述摄像设备对所述待识别对象的目标方向拍摄至少一张图片。
6.一种利用手持云台进行目标识别和目标跟踪的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、导入待跟随目标的图片，拍摄包含待识别对象的图片；
S2、比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征，并发出跟随指令控制手持云台跟随目标；
S3、根据所述跟随指令在不同方向移动所述摄像设备，使所述待跟随目标保持在图片的中间位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11、导入待跟随目标的图片信息；
S12、根据所述图片信息挑选出待跟随目标的脸部特征；
S13、通过摄像设备拍摄至少一张包含待识别对象的图片。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、比对待跟随目标和待识别对象的脸部特征；
S22、判断是否找到待跟随目标；
S23、若找到待跟随目标，则通过所述判断模块向所述手持云台发出跟随指令；
S24、若未找到跟随目标，则返回步骤S13，重新拍摄待识别对象。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、接收所述跟随指令；
S32、通过电机驱动板启动电机，使摄像设备绕x轴、y轴或z轴转动，并判断待跟随目标是否在图片的中间位置；
S33、当所述待跟随目标处于图片的中间位置，通过判断模块发出断电指令；
S34、接收所述断电指令，控制所述电机驱动板停止供电，使所述电机停止转动。
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