Ｐｔｚ攝影機自動追蹤的方法

2023-07-07 20:06:51 1

Ｐｔｚ攝影機自動追蹤的方法
【專利摘要】本發明公開一種ＰＴＺ攝影機自動追蹤的方法，是能先經由樣板比對（ＮＣＣ?Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍａｔｃｈｉｎｇ）法來求得比對後的樣板比對（ＮＣＣ?Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍａｔｃｈｉｎｇ）產出圖及比對值最大的最亮點的絕對位置，再經由質心搜尋方法來算出修正後的亮點集合中心的質心坐標位置，由此，能修正只經過原始樣板比對（ＮＣＣ?Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍａｔｃｈｉｎｇ）法的公式運算後所抓取最亮點的絕對位置所產生的誤差，並具有修正前景物件樣板更新錯誤的機會，讓ＰＴＺ攝影機的鏡頭能具有優異的追蹤效果。
【專利說明】Pτ z攝影機自動追蹤的方法
【技術領域】
[0001]本發明是關於一種P T Z攝影機自動追蹤的方法，尤指一種通過質心搜尋方法來協助修正只經過原始樣板比對(N C C Template Mate h i n g)法的公式運算後所抓取最亮點的絕對位置所產生的誤差，並具有修正前景物件樣板更新錯誤的機會，讓P T Z攝影機的鏡頭能有優異的追蹤效果，而適用於監視器、攝錄機、球型攝影機或類似裝置。
【背景技術】
[0002]目前的監視器大都採用具有旋轉變焦式P T Z (P a η— T i I t 一 Z ο O m)攝影機，所謂的P T Z是表示攝影機的鏡頭可以進行左右轉動(P a η)、上下傾斜(T i It )與改變焦距、放大(Z ο O m)等不同功能，通過P T Z攝影機不僅可以隨時改變拍攝的角度與所涵蓋的範圍，更能通過焦距的改變調整影像的大小與清晰程度，相較於環場攝影機可以獲得更好的監控效果與品質的維持。
[0003]而在現有的目標物體追蹤技術中，最傳統且研發歷程也最長的是自動目標物體特徵追蹤技術(automatic object feature tracking te c h n i q u e ),其主要是利用特徵抽取(f e a ture extraction)及特徵比對(f eature mate hin g )的方法,從目標物體中擷取出影像特徵，再根據影像特徵鎖定並追蹤目標物體，然而在目標物體的移動中，監視區域的背景通常也跟著變化，而目標物體轉動時，影像特徵也會變化，加上P T Z攝影機持續掃瞄動作，種種的上述因素皆會造成特徵比對方法在實際操作上的困難度。
[0004]因此，本發明人有鑑於上述缺失，期能提出精準地計算出移動物的行進方向及位置，以能讓監視器的鏡頭能跟隨拍攝的P T Z攝影機自動追蹤的方法，乃潛心研思、設計組制，以提供消費大眾使用。

【發明內容】

[0005]本發明的主要目的在提供一種P T Z攝影機自動追蹤的方法，是能先經由樣板比對(NCC Template Matching)法來求得比對後的樣板比對(N C CTemplate Matchin g)產出圖及比對值最大的最亮點的絕對位置,再經由質心搜尋方法來算出修正後的亮點集合中心的質心坐標位置，由此，能修正只經過原始樣板比對(NCC Template Matchin g )法的公式運算後所抓取最亮點的絕對位置所產生的誤差，並具有修正前景物件樣板更新錯誤的機會，讓P T Z攝影機的鏡頭能具有優異的追蹤效果，進而增加整體的實用性及優異性。
[0006]本發明的次一目的是在提供一種P T Z攝影機自動追蹤的方法，通過將擷取對應於搜尋視窗的位置的畫面及前景物件樣板進行比對，以求得比對後的樣板比對(N CC Template Matchin g)產出圖及比對值最大的最亮點的絕對位置,且再以比對值最大的最亮點的絕對位置為中心，來從樣板比對(N C C Template Mat c h i n g)產出圖中擷取適當比例的視窗成為次樣板比對(N C C T emp IateMatching)產出圖，再於次樣板比對(N CC Template Matching)產出圖中進行質心搜尋方法來算出修正後的亮點集合中心的質心坐標位置，讓P T Z攝影機的鏡頭能根據質心坐標位置來進行移動追蹤，以能更精準地找到前景物件，進而增加整體的便利性及快速性。
[0007]為達上述的目的，本發明P T Z攝影機自動追蹤的方法，其主要步驟包括:建立背景機制:通過P T Z攝影機的鏡頭來攝錄一畫面，並將所攝錄的畫面當成背景樣板；前景偵測擷取:當背景樣板內出現移動物件時，即進行移動物件的位置偵測，並將背景樣板內的移動物件進行切割成前景物件樣板；開始進行追蹤:P T Z攝影機的鏡頭開始移動以進行追蹤前景物件；擴大搜尋視窗:將前景物件樣板以原來位置的中心進行比例擴大並成為一搜尋視窗；擷取搜尋視窗:於下一張畫面中將對應於搜尋視窗的位置擷取下來；進行樣板比對法:將擷取對應於搜尋視窗的位置的畫面及前景物件樣板來引入樣板比對(N CCTemplate Matchin g )法進行比對，以求得比對後的樣板比對(N C C T emplate Matchin g )產出圖及比對值最大的最亮點的絕對位置；擷取適當次樣板比對產出圖:以比對值最大的最亮點的絕對位置為中心，再從樣板比對(N CCTem P late Matchin g)產出圖中擷取適當比例的視窗成為次樣板比對(N C CTemplate Matchin g)產出圖；進行質心搜尋方法:將次樣板比對(N C CTemplate Matching)產出圖使用質心搜尋方法來算出修正後的亮點集合中心的質心坐標位置；對應回樣板比對產出圖:將修正後的質心坐標位置對應回樣板比對(N CC Template Matching )產出圖中的絕對位置；映回原下一張畫面中:將對應回樣板比對(NCC Template Matching )產出圖再映回至原下一張畫面中的絕對位置；進行比對值是否符合臨界值:將質心坐標位置所對應的修正後亮點的比對值來與設定的臨界值進行比對是否符合；更新前景物件絕對位置及樣板:當修正後亮點的比對值符合臨界值時，即根據質心坐標位置來更新前景物件的絕對位置及進行前景物件樣板的更新；以及進行前景物件追蹤:而P T Z攝影機的鏡頭也隨質心坐標位置進行移動追蹤，且回到擴大搜`尋視窗步驟來進行下一張畫面的比對。
[0008]其中，所述步驟前景偵測擷取中是進一步當背景樣板並無出現移動物件時，即回到步驟建立背景機制中，直到出現移動物件。
[0009]其中，所述步驟擴大搜尋視窗中的搜尋視窗進一步為前景物件樣板擴大2倍至5倍比例者。
[0010]其中，所述步驟進行比對值是否符合臨界值進一步當修正後亮點的比對值不符合臨界值時，其P T Z攝影機的鏡頭即停止移動追蹤，並回到步驟建立背景機制中來進行下一張畫面的背景樣板建立。
[0011]其中，所述質心搜尋方法是進一步將次樣板比對產出圖的比對值進行下列計算公式:
[0012]麗_=^.
【權利要求】
1.一種P T Z攝影機自動追蹤的方法，其特徵在於，所述追蹤的方法的步驟包括: 建立背景機制:通過P T Z攝影機的鏡頭來攝錄一畫面，並將所攝錄的畫面當成背景樣板； 前景偵測擷取:當背景樣板內出現移動物件時，即進行移動物件的位置偵測，並將背景樣板內的移動物件進行切割成前景物件樣板； 開始進行追蹤:P T Z攝影機的鏡頭開始移動以進行追蹤前景物件； 擴大搜尋視窗:將前景物件樣板以原來位置的中心進行比例擴大並成為一搜尋視窗； 擷取搜尋視窗:於下一張畫面中將對應於搜尋視窗的位置擷取下來； 進行樣板比對法:將擷取對應於搜尋視窗的位置的畫面及前景物件樣板來引入樣板比對法進行比對，以求得比對後的樣板比對產出圖及比對值最大的最亮點的絕對位置； 擷取適當次樣板比對產出圖:以比對值最大的最亮點的絕對位置為中心，再從樣板比對產出圖中擷取適當比例的視窗成為次樣板比對產出圖； 進行質心搜尋方法:將次樣板比對產出圖使用質心搜尋方法來算出修正後的亮點集合中心的質心坐標位置； 對應回樣板比對產出圖:將修正後的質心坐標位置對應回樣板比對產出圖中的絕對位置； 映回原下一張畫面中:將對應回樣板比對產出圖再映回至原下一張畫面中的絕對位置；`` 進行比對值是否符合臨界值:將質心坐標位置所對應的修正後亮點的比對值來與設定的臨界值進行比對是否符合； 更新前景物件絕對位置及樣板:當修正後亮點的比對值符合臨界值時，即根據質心坐標位置來更新前景物件的絕對位置及進行前景物件樣板的更新；以及 進行前景物件追蹤:而P T Z攝影機的鏡頭也隨質心坐標位置進行移動追蹤，且回到步驟擴大搜尋視窗中來進行下一張畫面的比對。
2.根據權利要求1所述的PT Z攝影機自動追蹤的方法，其特徵在於，所述步驟前景偵測擷取中是進一步當背景樣板並無出現移動物件時，即回到步驟建立背景機制中，直到出現移動物件。
3.根據權利要求1所述的PT Z攝影機自動追蹤的方法，其特徵在於，所述步驟擴大搜尋視窗中的搜尋視窗進一步為前景物件樣板擴大2倍至5倍比例者。
4.根據權利要求1所述的PT Z攝影機自動追蹤的方法，其特徵在於，所述步驟進行比對值是否符合臨界值進一步當修正後亮點的比對值不符合臨界值時，其P T Z攝影機的鏡頭即停止移動追蹤，並回到步驟建立背景機制中來進行下一張畫面的背景樣板建立。
5.根據權利要求1所述的PT Z攝影機自動追蹤的方法，其特徵在於，所述質心搜尋方法是進一步將次樣板比對產出圖的比對值進行下列計算公式:
6.根據權利要求1所述的P T Z攝影機自動追蹤的方法，其特徵在於，所述樣板比對法為對擷取對應於搜尋視窗的位置的畫面的像素位置及前景物件樣板之間的相關係數Y(X，y )來進行計算，其計算公式如下:
【文檔編號】H04N7/18GK103780871SQ201210401165
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月19日 優先權日:2012年10月19日
【發明者】林民爵, 田哲宇 申請人:慧友電子股份有限公司