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　　本发明描述一种对环境中出现的运动物体进行自动跟踪并拍摄的技术，它通过对实时影像流进行分析来实现。当环境中出现运动物体时，通过该技术系统可以对这一物体进行实时跟踪拍摄，同时可以发出报警信号并将报警信号和现场画面发送至远程计算机或移动终端设备。这一技术可以用于家庭娱乐、防盗报警、远程监控等诸多领域。。

　　发明专利申请公布后的视为撤回地址不明的通知收件人:华楠文件名称:视为撤回通知书地址不明的通知收件人:华楠文件名称:期限届满前通知书公开

　　本发明描述一种对环境中出现的运动物体进行自动跟踪并拍摄的技术，它通过对实时影像流进行分析来实现。当环境中出现运动物体时，通过该技术系统可以对这一物体进行实时跟踪拍摄，同时可以发出报警信号并将报警信号和现场画面发送至远程计算机或移动终端设备。这一技术可以用于家庭娱乐、防盗报警、远程监控等诸多领域。

　　1、一种对环境中出现的运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：该技术能够自动实时跟踪环境中的运动物体。

　　2、一种对环境中出现的运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：该技术能够在对运动物体跟踪的同时对其进行拍摄。

　　3、一种对环境中出现的运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：该技术能够在环境中出现运动物体时发出报警信号，并将报警信号和现场画面发送至远程计算机或移动终端设备。

　　4、权利要求1、2、3所述的对运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：采用“水平投影法”进行实时影像流的数据采样。

　　5、权利要求1、2、3所述的对运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：采用“图像块投影法”进行实时影像流的数据采样。

　　6、权利要求1、2、3所述的对运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：采用“背景移位法”消除背景移动带来的影响。

　　7、权利要求1、2、3所述的对运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：采用“分时检测法”消除背景移动带来的影响。

　　8、权利要求6所述的“背景移位法”，其特征在于对第2帧捕获图像的采样矢量进行移位，当其与第1帧捕获图像的采样矢量达到最佳匹配时，通过计算两个采样矢量的差矢量确定运动物体的位置参数，若运动物体已偏离中心区域，则系统发出相同方向的转动控制信号。

　　9、j9九游会官方网站权利要求7所述的“分时检测法”，其特征在于将整个系统的工作时段分为等长的检测时段和不等长的跟踪时段，在检测时段系统通过数据采样和数据处理确定运动物体的位置、速度参数，并由之得到摄象机需要的转动方向和转动时间，同时将其转化为控制信号发送至控制摄象机位置和拍摄角度的云台，随即进入跟踪时段，此时段不进行数据采样，云台根据控制信号进行相应动作，之后再次进入检测时段，循环以上过程。

　　10、权利要求1、2、3所述的对运动物体进行自动跟踪拍摄的技术，其特征在于：在环境中出现多个运动物体时，采用量化矩阵的方法对采样矢量进行处理，降低后出现运动物体的影响。

　　本专利描述一种对环境中出现的运动物体进行自动跟踪并拍摄的技术，它通过对实时影像流进行分析来实现。当环境中出现运动物体时，通过该技术系统可以对这一物体进行实时跟踪拍摄，同时可以发出报警信号并将报警信号和现场画面发送至远程计算机或移动终端设备。这一技术可以用于家庭娱乐、防盗报警、远程监控等诸多领域。

　　目前已有一些涉及运动跟踪的技术，如运动传感技术、超声波回波技术等(参见中国专利申请文件CN99807510.8、中国专利申请文件CN97180125.8、中国专利申请文件CN96120176.2)。但这些技术一般不能很好解决如下问题：

　　为了解决上述诸多问题，本专利提供这样一种运动跟踪技术，对环境中出现的运动物体进行自动跟踪并拍摄：其对指定摄象机捕获的实时影像流进行分析，当影像中出现运动物体时，系统立即计算出该物体的位置、速度等参数并根据这些参数判断物体是否偏离了拍摄画面的中心位置。若物体已经或即将偏离此中心位置，系统随即通过解码器向控制摄象机位置和拍摄角度的云台发出控制信号，使云台带动摄象机向物体运动的方向转动以使运动物体始终处于拍摄画面的中心位置附近。(见图1)

　　1.实时影像流的数据采样：每次数据采样以连续捕获的两帧静态图像为对象，使用“水平投影法”或“图像块投影法”进行采样。

　　第1帧图像绿色通道(ChannelG)的像素矩阵Am×n如图2所示，对其进行水平投影采样得到向量{bj}，其中

　　“水平投影法”适用于一维方向的运动跟踪，其特点在于计算的时间复杂度低，对系统的计算速度要求不高。

　　第1帧图像绿色通道(ChannelG)的像素矩阵Am×n如图3所示，定义图像块大小为p像素*p像素(综合考虑运算速度和采样精度的要求，p取8较为合适。)对该图像进行图像块投影采样得到矩阵Bm′×n＇，其中

　　“图像块投影法”适用于二维全方位运动跟踪，其特点在于具有较高的精确度和灵敏度，且可以在水平、竖直两个方向进行运动跟踪。但其要求系统具有较高的计算速度。

　　2.去处背景移动带来的影响：为了解决摄像机在转动过程中拍摄的背景移动，干扰运动物体定位的问题，系统使用“背景移位法”或“分时检测法”消除移动背景的影响，同时确定运动物体的位置、速度参数。

　　“背景移位法”就是对第2帧捕获图像的采样矢量进行移位，当其与第1帧捕获图像的采样矢量达到最佳匹配时，通过计算两个采样矢量的差矢量确定运动物体的位置、速度参数。有多种方法可以衡量两个矢量是否达到最佳匹配，以下列举出一种寻找最佳匹配点的方法：(以通过“水平投影法”进行数据采样为例)

　　其中：n为图像的列分辨率(像素)，v为云台的最大转速(弧度/秒)，f为影像的采样频率(帧/秒)，α为摄象机的视角(弧度)。取n＝320，v=π90]](20度/秒)，f＝15，α=π4]](90度)典型值时，计算得Smax＝4(像素)。

　　然后使第2帧图像的采样向量移位值s从-Smax到Smax扫描。每次扫描时，计算第2帧图像移位后的采样向量与第1帧图像的采样向量的差向量{cj}，

　　在全部扫描结束后，得到一组{qs}，令qmax＝max{qs}，其对应的s即为最佳匹配时的采样向量移位值smat。此时采样向量的差向量{cjmat}满足

　　然后将{cjmat}中所有值大于ξ1(背景噪声容忍值)的元素求平均，得到两帧图像的差异值δ，

　　若δ大于ξ2(运动幅度阈值)，则可判断有运动物体出现，此时可以确定运动物体的位置参数x(像素)为

　　“分时检测法”就是将整个系统的工作时段分为若干等长的检测时段和不等长的跟踪时段。如图4所示，在检测时段系统连续进行两次采样，每次采样获得两个采样矢量。通过计算两个采样矢量的差矢量确定运动物体的位置、速度参数，并由之得到摄象机需要的转动方向和转动时间，将其转化为控制信号发送至云台。随即进入跟踪时段。此时段系统不进行图像采样，云台根据控制信号进行相应动作。之后再次进入检测时段，循环以上过程。

　　下面以通过“图像块投影法”进行数据采样为例详细说明“分时检测法”的工作原理：

　　在检测时段的第一次采样，系统对两帧读入图像进行采样，并对采样矢量进行处理，得到其差矢量{cij}，

　　之后将{cij}中所有值大于ξ1(背景噪声容忍值)的元素求平均，得到两帧图像的差异值δ，

　　若δ大于ξ2(运动幅度阈值)，则可判断有运动物体出现，此时可以确定运动物体的位置参数x、y(像素)为

　　在检测时段的第二次采样，用同样的方法得到运动物体的另一组位置参数x′、y′，两组参数进行比较，可得运动物体的速度参数Vx、Vy，

　　其中Δt为两次采样的时间间隔，如果认为数据采样和数据处理的时间很短以至可以忽略不计的话，有Δt2f.]]

　　紧接着进入跟踪时段，在此时段系统不进行数据采样和数据处理，云台根据控制信号进行相应动作。在跟踪时段结束后系统再次进入检测时段，循环以上过程。

　　3.控制信号的产生：通过运动物体的位置、速度参数计算云台控制信号(包括云台转动方向和转动时间)。

　　在图像中心设置一个高、宽分别为mr、nr(例如取mr=m′4,]]nr=n′4]])的矩形中心区域，若运动物体的位置超出了此区域，则产生控制信号。

　　控制信号仅包括转动方向参数，可随时产生和发送。当运动物体的位置超出矩形中心区域时，转动方向即为物体相对于中心区域的方向(上、下、左、右、左上、右上、左下、右下)。

　　控制信号包括转动方向和转动时间两个参数，仅在检测时段产生和在跟踪时段发送。其中转动方向的确定同“背景移位法”。而水平、竖直转动时间Δtx、Δty分别为

　　其中x、y为运动物体的位置参数，vx、vy分别为云台地水平、竖直转速(弧度/秒)，αx、αy分别为摄象机的水平、竖直视角(弧度)。总转动时间(即此次跟踪时段的持续时间)为max{Δtx，Δty}。

　　4.同时出现多个运动物体时的处理：采用量化矩阵的方法对采样矢量进行处理，降低后出现运动物体的影响。下面以通过“图像块投影法”进行数据采样为例对其进行详细说明：

　　量化矩阵Qm＇×n′的选取可以有多种方法，这里推荐一种指数型量化矩阵，其矩阵元qij可通过下式确定，

　　其中x′、y′为上一次计算得到的运动物体的位置参数；mq、nq(例如取mq=m′4,]]nq=n′4]])分别为量化中心区域的高和宽，此区域内量化值为1，即不进行量化；k为量化指数，r为偏离中心区域的距离。

　　在确定了量化矩阵后，用它对采样矢量的差矢量{cij}进行处理，得到量化后的差矢量{cij＇}，

　　1、通过对实时影像流进行分析的方法实现运动跟踪，不需要额外探测设备，生产成本低。

　　3、具有较强的移植性和扩充性。可方便地依照本专利编制计算机软件，在与计算机结合后，系统很容易和远程服务器以及各种移动终端相连，实现远程报警和远程实时监控等功能。

　　图1说明：摄像机将捕获到的实时影像流发送至图像处理器，图像处理器对实时影像流进行处理，计算出运动物体的位置、速度等参数，并通过串行通讯端口将云台控制信号发送至解码器。解码器将此串行控制信号转换为可以直接控制云台的并行控制信号，并将其发送至云台。云台根据控制信号做出相应的转动以带动摄像机自动跟踪运动物体。

　　图2说明：这是通过“水平投影法”进行实时影像流数据采样的示意图。其中Am×n为一帧图像绿色通道(ChannelG)的像素矩阵，{bj}为采样向量。

　　图3说明：这是通过“图像块投影法”进行实时影像流数据采样的示意图。其中Am×n为一帧图像绿色通道(ChannelG)的像素矩阵，{bij}为采样矢量。

　　图4说明：这是“分时检测法”对时间段划分的示意图。其中D为检测时段(等长)，T为跟踪时段(不等长)。

　　本专利所述的对环境中出现的运动物体进行自动跟踪并拍摄的技术，不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被用于各种适合本发明之领域，熟悉本领域的人员可容易地实现本专利另外的优点和对其进行修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本专利并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。