[發明專利]復眼式全景連續跟蹤監控系統

無效

• 申請號: 201310040992.6
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103108164A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 房豐洲;宋樂;羅超;黃競雄
• 申請（專利權）人: 南京邁得特光學有限公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/232
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及仿生視覺與傳感技術領域，尤其涉及全景連續跟蹤監控系統。

背景技術

基于仿生學的復眼視覺理論近年來發展迅速,是集機械學、生物學、光電子學和信息學等多學科為一體的前沿領域。由于昆蟲復眼視覺系統在原理上具有大視場、高探測靈敏度等特點，使其在一些軍用及民用場合具有其它視覺系統無法比擬的優勢（例如小區監控、戰場機器人視覺系統及智能飛行器等，人們期望整個系統的重量輕、體積小、視場大以及對運動目標更加敏感）。復眼視覺系統可同時獲取來自不同方位的原始圖像信息，增大了視場范圍，且對于各個視場角，均為近軸光路，降低了畸變的產生，在監控行業，可以有效實現對運動目標的高質量全景連續跟蹤定位。

傳統的監控攝像頭的視場角有限，只能看到攝像頭前方很少部分的場景，無法實現360度全景不間斷監控。為解決此問題，通常依靠安裝多路攝像頭，來實現對全景監控區域的覆蓋，但采用該方法時，攝像機成本和安裝難度大大增加，采集、錄像、顯示等設備的成本也會隨之增加，而多路視頻處理也會造成系統實時性的下降和誤判率的增高。為了系統結構復雜度及成本，可采用廣角鏡頭實現監控，但該鏡頭畸變較大，在視場邊緣處幾乎無法辨別有效信息。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種可覆蓋360×180°空間角度全景視頻信息，同時由高分辨率相機實現連續跟蹤及保存的復眼式全景連續跟蹤監控系統。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種復眼式全景連續跟蹤監控系統，包括主相機及若干與其相適配的子眼相機，所述主相機安裝在云臺上，云臺負責控制主相機俯仰及水平旋轉，其包含信號處理模塊以及與其相接的控制模塊，云臺下方固定有子眼固定環，子眼相機安裝在子眼固定環上且與云臺通信連接。

所述子眼相機優選三個，等間距分布在子眼固定環的圓周上。子眼相機若少于3個，則難于實現360°監測，若多余3個，額則系統的反應速度會有所下降，不利于主相機的及時跟蹤監控。

其運行過程如下：

1）首先由三臺子眼相機協同實現全景圖探測；

2）利用背景差分檢出運動目標；

3）子眼相機將運動目標的實時位置發送至云臺內的信號處理模塊，由信號處理模塊將信號傳遞給控制模塊，控制模塊控制主相機轉向目標并實現高清晰度跟蹤，實時保存視頻，直至運動目標離開全景視；

4）當主相機探測不到運動物體時，則系統返回步驟1）并循環步驟1）-4）的過程。

本發明采用三個固定式大視場子眼相機，按照一定的角度間隔，排列成一個圓形的陣列，每個相機覆蓋約120°視場，探測距離可達10米，從而獲取360×180°空間角度的全景視頻信息，并進行實時監控探測。系統中部另設一主相機，搭載于高速云臺之上，當子眼相機檢測到運動目標后，將控制主相機云臺迅速轉到目標方位，使主相機進入高清晰度精確定位跟蹤模式，主相機可進行自動對焦和變焦，實現對不同距離目標的精確定位及成像，并對運動目標的圖像進行觸發式實時保存。當同時發現多個目標時，可由預設策略（如目標大小優先、目標運動速度優先等）進行探測，從而實現無盲區、不間斷、高性能監控，且全過程無需繁雜的人工操作。

子眼相機下的運動目標檢測算法，主要基于背景差分和形態學算法實現。首先經過預處理，采用加權濾波法，去除高頻噪聲。而后，建立背景模型（高斯模型），每間隔5幀圖像，對背景模型進行一次更新，并用當前幀減去背景模型的對應灰度值，采用大津閾值法得到自適應的閾值，對背景差分后的圖像進行二值化。對該二值圖像進行閉運算形態學處理，即通過膨脹填補空洞，腐蝕去掉毛刺，可得到較完整的運動目標圖像。選取3×3的中心結構元素，獲取較完整的目標。

同時，其他子眼相機由于光照等因素產生的噪聲點，可能會導致系統存在誤判。此時，比較不同子眼相機單幀差分圖像的運動目標所占像素的大小，選取所占像素最多的部分作為運動目標，再將控制信號發送給主相機，使其迅速轉到發現目標的子眼相機中的對應區域，并執行主相機內部跟蹤程序，同時開啟視頻保存。若由于目標運動速度過快等因素，導致主相機發生跟丟，則子眼相機將再次啟動自動檢測，發現運動目標后，通知主相機再次轉到對應位置，從而滿足全景下連續跟蹤的需求。