Ｐｔｚ摄影机自动追踪的方法
【专利摘要】本发明公开一种ＰＴＺ摄影机自动追踪的方法，是能先经由样板比对（ＮＣＣ?Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍａｔｃｈｉｎｇ）法来求得比对后的样板比对（ＮＣＣ?Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍａｔｃｈｉｎｇ）产出图及比对值最大的最亮点的绝对位置，再经由质心搜寻方法来算出修正后的亮点集合中心的质心坐标位置，由此，能修正只经过原始样板比对（ＮＣＣ?Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍａｔｃｈｉｎｇ）法的公式运算后所抓取最亮点的绝对位置所产生的误差，并具有修正前景物件样板更新错误的机会，让ＰＴＺ摄影机的镜头能具有优异的追踪效果。
【专利说明】Pτ z摄影机自动追踪的方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种P T Z摄影机自动追踪的方法，尤指一种通过质心搜寻方法来协助修正只经过原始样板比对(N C C Template Mate h i n g)法的公式运算后所抓取最亮点的绝对位置所产生的误差，并具有修正前景物件样板更新错误的机会，让P T Z摄影机的镜头能有优异的追踪效果，而适用于监视器、摄录机、球型摄影机或类似装置。
【背景技术】
[0002]目前的监视器大都采用具有旋转变焦式P T Z (P a η— T i I t 一 Z ο O m)摄影机，所谓的P T Z是表示摄影机的镜头可以进行左右转动(P a η)、上下倾斜(T i It )与改变焦距、放大(Z ο O m)等不同功能，通过P T Z摄影机不仅可以随时改变拍摄的角度与所涵盖的范围，更能通过焦距的改变调整影像的大小与清晰程度，相较于环场摄影机可以获得更好的监控效果与品质的维持。
[0003]而在现有的目标物体追踪技术中，最传统且研发历程也最长的是自动目标物体特征追踪技术(automatic object feature tracking te c h n i q u e ),其主要是利用特征抽取(f e a ture extraction)及特征比对(f eature mate hin g )的方法,从目标物体中撷取出影像特征，再根据影像特征锁定并追踪目标物体，然而在目标物体的移动中，监视区域的背景通常也跟着变化，而目标物体转动时，影像特征也会变化，加上P T Z摄影机持续扫瞄动作，种种的上述因素皆会造成特征比对方法在实际操作上的困难度。
[0004]因此，本发明人有鉴于上述缺失，期能提出精准地计算出移动物的行进方向及位置，以能让监视器的镜头能跟随拍摄的P T Z摄影机自动追踪的方法，乃潜心研思、设计组制，以提供消费大众使用。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在提供一种P T Z摄影机自动追踪的方法，是能先经由样板比对(NCC Template Matching)法来求得比对后的样板比对(N C CTemplate Matchin g)产出图及比对值最大的最亮点的绝对位置,再经由质心搜寻方法来算出修正后的亮点集合中心的质心坐标位置，由此，能修正只经过原始样板比对(NCC Template Matchin g )法的公式运算后所抓取最亮点的绝对位置所产生的误差，并具有修正前景物件样板更新错误的机会，让P T Z摄影机的镜头能具有优异的追踪效果，进而增加整体的实用性及优异性。
[0006]本发明的次一目的是在提供一种P T Z摄影机自动追踪的方法，通过将撷取对应于搜寻视窗的位置的画面及前景物件样板进行比对，以求得比对后的样板比对(N CC Template Matchin g)产出图及比对值最大的最亮点的绝对位置,且再以比对值最大的最亮点的绝对位置为中心，来从样板比对(N C C Template Mat c h i n g)产出图中撷取适当比例的视窗成为次样板比对(N C C T emp IateMatching)产出图，再于次样板比对(N CC Template Matching)产出图中进行质心搜寻方法来算出修正后的亮点集合中心的质心坐标位置，让P T Z摄影机的镜头能根据质心坐标位置来进行移动追踪，以能更精准地找到前景物件，进而增加整体的便利性及快速性。
[0007]为达上述的目的，本发明P T Z摄影机自动追踪的方法，其主要步骤包括:建立背景机制:通过P T Z摄影机的镜头来摄录一画面，并将所摄录的画面当成背景样板；前景侦测撷取:当背景样板内出现移动物件时，即进行移动物件的位置侦测，并将背景样板内的移动物件进行切割成前景物件样板；开始进行追踪:P T Z摄影机的镜头开始移动以进行追踪前景物件；扩大搜寻视窗:将前景物件样板以原来位置的中心进行比例扩大并成为一搜寻视窗；撷取搜寻视窗:于下一张画面中将对应于搜寻视窗的位置撷取下来；进行样板比对法:将撷取对应于搜寻视窗的位置的画面及前景物件样板来引入样板比对(N CCTemplate Matchin g )法进行比对，以求得比对后的样板比对(N C C T emplate Matchin g )产出图及比对值最大的最亮点的绝对位置；撷取适当次样板比对产出图:以比对值最大的最亮点的绝对位置为中心，再从样板比对(N CCTem P late Matchin g)产出图中撷取适当比例的视窗成为次样板比对(N C CTemplate Matchin g)产出图；进行质心搜寻方法:将次样板比对(N C CTemplate Matching)产出图使用质心搜寻方法来算出修正后的亮点集合中心的质心坐标位置；对应回样板比对产出图:将修正后的质心坐标位置对应回样板比对(N CC Template Matching )产出图中的绝对位置；映回原下一张画面中:将对应回样板比对(NCC Template Matching )产出图再映回至原下一张画面中的绝对位置；进行比对值是否符合临界值:将质心坐标位置所对应的修正后亮点的比对值来与设定的临界值进行比对是否符合；更新前景物件绝对位置及样板:当修正后亮点的比对值符合临界值时，即根据质心坐标位置来更新前景物件的绝对位置及进行前景物件样板的更新；以及进行前景物件追踪:而P T Z摄影机的镜头也随质心坐标位置进行移动追踪，且回到扩大搜`寻视窗步骤来进行下一张画面的比对。
[0008]其中，所述步骤前景侦测撷取中是进一步当背景样板并无出现移动物件时，即回到步骤建立背景机制中，直到出现移动物件。
[0009]其中，所述步骤扩大搜寻视窗中的搜寻视窗进一步为前景物件样板扩大2倍至5倍比例者。
[0010]其中，所述步骤进行比对值是否符合临界值进一步当修正后亮点的比对值不符合临界值时，其P T Z摄影机的镜头即停止移动追踪，并回到步骤建立背景机制中来进行下一张画面的背景样板建立。
[0011]其中，所述质心搜寻方法是进一步将次样板比对产出图的比对值进行下列计算公式:
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【权利要求】
1.一种P T Z摄影机自动追踪的方法，其特征在于，所述追踪的方法的步骤包括: 建立背景机制:通过P T Z摄影机的镜头来摄录一画面，并将所摄录的画面当成背景样板； 前景侦测撷取:当背景样板内出现移动物件时，即进行移动物件的位置侦测，并将背景样板内的移动物件进行切割成前景物件样板； 开始进行追踪:P T Z摄影机的镜头开始移动以进行追踪前景物件； 扩大搜寻视窗:将前景物件样板以原来位置的中心进行比例扩大并成为一搜寻视窗； 撷取搜寻视窗:于下一张画面中将对应于搜寻视窗的位置撷取下来； 进行样板比对法:将撷取对应于搜寻视窗的位置的画面及前景物件样板来引入样板比对法进行比对，以求得比对后的样板比对产出图及比对值最大的最亮点的绝对位置； 撷取适当次样板比对产出图:以比对值最大的最亮点的绝对位置为中心，再从样板比对产出图中撷取适当比例的视窗成为次样板比对产出图； 进行质心搜寻方法:将次样板比对产出图使用质心搜寻方法来算出修正后的亮点集合中心的质心坐标位置； 对应回样板比对产出图:将修正后的质心坐标位置对应回样板比对产出图中的绝对位置； 映回原下一张画面中:将对应回样板比对产出图再映回至原下一张画面中的绝对位置；`` 进行比对值是否符合临界值:将质心坐标位置所对应的修正后亮点的比对值来与设定的临界值进行比对是否符合； 更新前景物件绝对位置及样板:当修正后亮点的比对值符合临界值时，即根据质心坐标位置来更新前景物件的绝对位置及进行前景物件样板的更新；以及 进行前景物件追踪:而P T Z摄影机的镜头也随质心坐标位置进行移动追踪，且回到步骤扩大搜寻视窗中来进行下一张画面的比对。
2.根据权利要求1所述的PT Z摄影机自动追踪的方法，其特征在于，所述步骤前景侦测撷取中是进一步当背景样板并无出现移动物件时，即回到步骤建立背景机制中，直到出现移动物件。
3.根据权利要求1所述的PT Z摄影机自动追踪的方法，其特征在于，所述步骤扩大搜寻视窗中的搜寻视窗进一步为前景物件样板扩大2倍至5倍比例者。
4.根据权利要求1所述的PT Z摄影机自动追踪的方法，其特征在于，所述步骤进行比对值是否符合临界值进一步当修正后亮点的比对值不符合临界值时，其P T Z摄影机的镜头即停止移动追踪，并回到步骤建立背景机制中来进行下一张画面的背景样板建立。
5.根据权利要求1所述的PT Z摄影机自动追踪的方法，其特征在于，所述质心搜寻方法是进一步将次样板比对产出图的比对值进行下列计算公式:
6.根据权利要求1所述的P T Z摄影机自动追踪的方法，其特征在于，所述样板比对法为对撷取对应于搜寻视窗的位置的画面的像素位置及前景物件样板之间的相关系数Y(X，y )来进行计算，其计算公式如下:
【文档编号】H04N7/18GK103780871SQ201210401165
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】林民爵, 田哲宇 申请人:慧友电子股份有限公司