多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備及多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法與流程

本發(fā)明涉及光學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備及多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法。

背景技術(shù)：

多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤是當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤是指利用計(jì)算機(jī)在視頻序列中確定感興趣的、具有某種顯著特征的多個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置、大小、以及各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完整的運(yùn)動(dòng)軌跡。近年來，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的飛速增長(zhǎng)、以及圖像分析技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)捕捉與跟蹤技術(shù)脫穎而出。對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉與跟蹤，在視頻監(jiān)控、視頻壓縮編碼、機(jī)器人導(dǎo)航與定位、智能人機(jī)交互以及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域有著重要的實(shí)用價(jià)值。

現(xiàn)有技術(shù)提供了多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉與跟蹤設(shè)備，該設(shè)備包括控制器，與控制器電連接的云臺(tái)攝像機(jī)。該設(shè)備的工作原理是：通過云臺(tái)攝像機(jī)獲取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像并傳輸至控制器，控制器對(duì)接收到的圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，確定需要跟蹤的多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，向云臺(tái)攝像機(jī)發(fā)送控制指令，云臺(tái)攝像機(jī)接收控制指令后，在控制指令的控制下調(diào)節(jié)鏡頭的拍攝方向，對(duì)需要跟蹤的多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤拍攝。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用云臺(tái)攝像機(jī)對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤拍攝，由于多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置動(dòng)態(tài)變化，因此云臺(tái)攝像機(jī)需要及時(shí)調(diào)節(jié)鏡頭方向。然而，云臺(tái)攝像機(jī)采用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的方式調(diào)節(jié)鏡頭方向，具有調(diào)節(jié)速度慢的缺陷，導(dǎo)致對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉跟蹤速度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備及多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法，能夠在保持拍攝鏡頭指向不變的情況下通過光線反射原理進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉與跟蹤，避免機(jī)械調(diào)節(jié)鏡頭方向調(diào)節(jié)速度慢的問題，提高了多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉跟蹤速度。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備，包括：全景圖像采集器，與所述全景圖像采集器電連接的控制器，與所述控制器分別電連接的多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)；多個(gè)所述分鏡攝像系統(tǒng)分別設(shè)置于所述全景圖像采集器的采集區(qū)域內(nèi)的指定位置；所述全景圖像采集器用于采集全景環(huán)境圖像，將所述全景環(huán)境圖像傳輸至所述控制器；所述控制器用于接收所述全景環(huán)境圖像，根據(jù)所述全景環(huán)境圖像確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，生成與多個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，將多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別傳輸至對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)；所述分鏡攝像系統(tǒng)用于接收所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令對(duì)來自對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，獲取對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像并傳輸至所述控制器；所述控制器還用于接收各個(gè)所述分鏡攝像系統(tǒng)返回的多個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像，對(duì)所述圖像進(jìn)行分揀處理，生成與各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡視頻。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述控制器包括相互電連接的GPU(Graphic Processing Unit，圖形處理器)和CPU(Central Processing Unit，中央處理器)；所述CPU與所述全景圖像采集器電連接，用于接收所述全景環(huán)境圖像的當(dāng)前幀圖像，將所述當(dāng)前幀圖像傳輸給所述GPU；所述GPU用于對(duì)所述當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到所述當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征并發(fā)送至所述CPU；其中，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征包括所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征；所述CPU分別與多個(gè)所述分鏡攝像系統(tǒng)電連接，用于接收各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征，將各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征分別融合，并與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像特征進(jìn)行匹配，根據(jù)所述特征匹配結(jié)果確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置；根據(jù)各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置生成一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令；確定與各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)；將生成的各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別對(duì)應(yīng)傳輸至確定的所述分鏡攝像系統(tǒng)。

結(jié)合第一方面第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述GPU用于對(duì)所述當(dāng)前幀圖像進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括解碼和/或去噪；采用混合高斯進(jìn)行背景建模，生成預(yù)設(shè)數(shù)量的背景模型；根據(jù)所述預(yù)設(shè)數(shù)量的背景模型對(duì)所述預(yù)處理后的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到所述當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征并發(fā)送至所述CPU。

結(jié)合第一方面第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述CPU用于根據(jù)各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置進(jìn)行分析，生成各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)、焦距調(diào)節(jié)參數(shù)以及拍攝參數(shù)，根據(jù)所述光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)、焦距調(diào)節(jié)參數(shù)以及拍攝參數(shù)生成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系確定各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)；將生成的各個(gè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別對(duì)應(yīng)傳輸至確定的所述分鏡攝像系統(tǒng)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶有光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)和拍攝參數(shù)；所述分鏡攝像系統(tǒng)包括聲光調(diào)制器和高清攝像頭；所述聲光調(diào)制器與所述控制器電連接，接收所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)來自對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，將所述光線反射至所述高清攝像頭內(nèi)；所述高清攝像頭與所述控制器電連接，接收所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的拍攝參數(shù)在鏡頭指向不變時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行拍攝。

結(jié)合第一方面第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述聲光調(diào)制器包括縱向聲光調(diào)制器和橫向聲光調(diào)制器，所述縱向聲光調(diào)制器、所述橫向聲光調(diào)制器和所述高清攝像頭依次排列，所述縱向聲光調(diào)制器和所述橫向聲光調(diào)制器分別與所述控制器電連接；所述縱向聲光調(diào)制器接收所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)將來自對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線縱向反射至所述橫向聲光調(diào)制器；所述橫向聲光調(diào)制器接收所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)將所述縱向反射后的光線橫向反射至所述高清攝像頭內(nèi)。

結(jié)合第一方面第五種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述分鏡攝像系統(tǒng)還包括液晶透鏡，所述縱向聲光調(diào)制器、所述橫向聲光調(diào)制器、所述液晶透鏡和所述高清攝像頭依次排列；所述液晶透鏡與所述控制器電連接；所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶有焦距調(diào)節(jié)參數(shù)；所述液晶透鏡接收所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的焦距調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)；所述橫向反射后的光線穿過所述液晶透鏡進(jìn)入所述高清攝像頭。

結(jié)合第一方面第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第七種可能的實(shí)施方式，其中，所述聲光調(diào)制器包括橫向聲光調(diào)制器和縱向聲光調(diào)制器，所述分鏡攝像系統(tǒng)還包括液晶透鏡，所述橫向聲光調(diào)制器、所述縱向聲光調(diào)制器、所述液晶透鏡和所述高清攝像頭依次排列；所述橫向聲光調(diào)制器、所述縱向聲光調(diào)制器和所述液晶透鏡分別與所述控制器電連接。

結(jié)合第一方面第六種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述分鏡攝像系統(tǒng)還包括液晶透鏡安裝架、高清攝像頭安裝架、橫向聲光調(diào)制器安裝架和縱向聲光調(diào)制器安裝架；所述液晶透鏡安裝架、所述高清攝像頭安裝架、所述橫向聲光調(diào)制器安裝架和所述縱向聲光調(diào)制器安裝架上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)元件；通過所述調(diào)節(jié)元件分別調(diào)節(jié)所述液晶透鏡、所述高清攝像頭、所述橫向聲光調(diào)制器和所述縱向聲光調(diào)制器的安裝位置。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法，包括：采集全景環(huán)境圖像，根據(jù)所述全景環(huán)境圖像確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；生成與多個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令；將多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別傳輸至對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)；其中，圖像采集區(qū)域內(nèi)的指定位置分別設(shè)置有多個(gè)所述分鏡攝像系統(tǒng)；所述分鏡攝像系統(tǒng)根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令對(duì)來自對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，獲取對(duì)應(yīng)的所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像；對(duì)各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像進(jìn)行分揀處理，生成與各個(gè)所述待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡視頻。

本發(fā)明實(shí)施例中，分鏡攝像系統(tǒng)對(duì)來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。由于捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)鏡頭指向不需要改變，因此本實(shí)施例中的設(shè)備及方法能夠提高多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉跟蹤速度，避免現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械調(diào)節(jié)鏡頭方向調(diào)節(jié)速度慢的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的分鏡攝像系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的分鏡攝像系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的圖像處理算法的流程示意圖；

圖6示出本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)中利用云臺(tái)攝像機(jī)對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤拍攝，云臺(tái)攝像機(jī)采用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的方式調(diào)節(jié)鏡頭方向，具有調(diào)節(jié)速度慢的缺陷，導(dǎo)致對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉跟蹤速度降低，本發(fā)明提供了多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備及多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行具體描述。

實(shí)施例一

圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例中的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備1包括：

全景圖像采集器10，與全景圖像采集器10電連接的控制器20，與控制器20分別電連接的多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30；多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30分別設(shè)置于全景圖像采集器10的采集區(qū)域內(nèi)的指定位置；

全景圖像采集器10用于采集全景環(huán)境圖像，將全景環(huán)境圖像傳輸至控制器20；

控制器20用于接收全景環(huán)境圖像，根據(jù)全景環(huán)境圖像確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，生成與多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，將多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別傳輸至對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)30；

分鏡攝像系統(tǒng)30用于接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令對(duì)來自對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，獲取對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像并傳輸至控制器20；

控制器20還用于接收各個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30返回的多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像，對(duì)該圖像進(jìn)行分揀處理，生成與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡視頻。

本發(fā)明實(shí)施例中，分鏡攝像系統(tǒng)30對(duì)來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。由于捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)鏡頭指向不需要改變，因此本實(shí)施例中的設(shè)備能夠提高多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉跟蹤速度，避免現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械調(diào)節(jié)鏡頭方向調(diào)節(jié)速度慢的問題。

本實(shí)施例中，全景圖像采集器10的采集區(qū)域被分割成若干子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域都標(biāo)定坐標(biāo)，各個(gè)子區(qū)域都對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30。當(dāng)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位于某一子區(qū)域內(nèi)時(shí)，通過該子區(qū)域內(nèi)的分鏡攝像系統(tǒng)30進(jìn)行待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉與跟蹤。

本實(shí)施例中，控制器20根據(jù)全景環(huán)境圖像確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置；根據(jù)各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置生成一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令；確定與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)30；將生成的各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別對(duì)應(yīng)傳輸至確定的分鏡攝像系統(tǒng)30。

表1

表1示出了控制器20接收到全景環(huán)境圖像之后，對(duì)全景環(huán)境圖像進(jìn)行分析后得到的多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置、與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令、與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)的一種表格示意。如表1所示，控制器為了對(duì)1、2、3號(hào)目標(biāo)進(jìn)行捕捉與跟蹤，將1號(hào)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令發(fā)送至位于3號(hào)子區(qū)域的3號(hào)分鏡攝像系統(tǒng)，將2號(hào)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令發(fā)送至位于1號(hào)子區(qū)域的1號(hào)分鏡攝像系統(tǒng)，將3號(hào)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令發(fā)送至位于2號(hào)子區(qū)域的2號(hào)分鏡攝像系統(tǒng)。通過表1能夠看出，控制器20能夠針對(duì)每個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)生成對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，并發(fā)送至對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)30，因此本實(shí)施例中的設(shè)備能夠捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

由于捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)30均會(huì)向控制器20傳輸回對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像，這些圖像是混合在一起的，無法區(qū)分各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，因此控制器20還對(duì)各個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30傳輸回的圖像進(jìn)行分揀處理，將各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像單獨(dú)分揀出來，生成與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡視頻文件，從而記錄每個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

本實(shí)施例中，全景圖像采集器10安裝在預(yù)設(shè)位置。全景圖像采集器10優(yōu)選采用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)全景高清1080P攝像機(jī)，CMOS全景高清1080P攝像機(jī)以每秒25幀的速率將分辨率為1080P(1920×1080)的視頻流圖像以1000Mbps的速率通過網(wǎng)絡(luò)線纜實(shí)時(shí)傳輸至控制器20。現(xiàn)有技術(shù)中采用的視頻流分辨率一般是VGA(video graphics array，視頻圖形陣列)(640×480)，很少能達(dá)到720P(1280×720)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中通過CMOS全景高清1080P攝像機(jī)能夠獲取到清晰度高的全景環(huán)境圖像，從而提高后續(xù)圖像分析處理的準(zhǔn)確性，并且，視頻分辨率的提高能使控制器20處理的細(xì)節(jié)更多，提高對(duì)體積較小或距離較遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)成功率。

圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，以一個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30為例進(jìn)行描述。如圖2所示，本實(shí)施例中，控制器20包括相互電連接的GPU21和CPU22；CPU22與全景圖像采集器10電連接，用于接收全景環(huán)境圖像的當(dāng)前幀圖像，將當(dāng)前幀圖像傳輸給GPU21；GPU21用于對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征并發(fā)送至CPU22；其中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征；CPU22分別與多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30電連接，用于接收各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征，將各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征分別融合，并與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像特征進(jìn)行匹配，根據(jù)特征匹配結(jié)果對(duì)當(dāng)前幀圖像中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行篩選，確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置；根據(jù)各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置生成一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令；確定與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)30；將生成的各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別對(duì)應(yīng)傳輸至確定的分鏡攝像系統(tǒng)30。其中，待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置包括待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像坐標(biāo)和空間坐標(biāo)。

上述GPU21對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征并發(fā)送至CPU22的具體過程是：GPU21對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行預(yù)處理，該預(yù)處理包括解碼和/或去噪；采用混合高斯進(jìn)行背景建模，生成預(yù)設(shè)數(shù)量的背景模型；根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)量的背景模型對(duì)預(yù)處理后的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征并發(fā)送至CPU22。

具體地，GPU21對(duì)當(dāng)前幀圖像解碼，或者對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行去噪，或者對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行解碼和去噪處理。GPU21采用混合高斯進(jìn)行背景建模，生成5-7個(gè)背景模型。GPU21根據(jù)5-7個(gè)背景模型對(duì)預(yù)處理后的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，從當(dāng)前幀圖像中剔除背景圖像，得到當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以及當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征，并將當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征發(fā)送至CPU22。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中GPU21采用5-7個(gè)模型建立穩(wěn)定背景，更大的計(jì)算規(guī)模導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)前景與背景分割準(zhǔn)確度的提高，而GPU21并行計(jì)算特性保證大量計(jì)算的實(shí)時(shí)完成。

通過GPU21對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，能夠從當(dāng)前幀圖像中檢測(cè)得到多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，以及多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)各自的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征，其中顏色特征能夠通過顏色直方圖表示，紋理特征能夠通過局部旋轉(zhuǎn)不變紋理、梯度直方圖表示。GPU21將多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)各自的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征發(fā)送至CPU22。

本實(shí)施例中，GPU21將對(duì)高清晰度數(shù)字圖像的處理過程劃分成小矩陣塊分配到上千個(gè)計(jì)算單元和處理線程中同時(shí)進(jìn)行，極大地提高了處理速度。GPU21利用內(nèi)嵌的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與特征檢測(cè)算法將圖像中的大部分無用信息過濾掉，保留有效信息，即當(dāng)前幀圖像中多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征，僅將數(shù)據(jù)規(guī)模很小的有效信息傳輸給CPU22。

CPU22接收各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)各自的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征，對(duì)于每個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，將其各自的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征進(jìn)行融合，并將融合后的特征與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像特征進(jìn)行匹配，若匹配成功，則確定該融合后的特征對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)為待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并將該融合后的特征存儲(chǔ)在內(nèi)存中，作為下一幀匹配計(jì)算的模板。CPU22還確定待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置，如圖像坐標(biāo)，將該圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間坐標(biāo)，根據(jù)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)生成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，并根據(jù)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)確定與其對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)30，將生成的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令傳輸至確定的分鏡攝像系統(tǒng)30。本實(shí)施例中，CPU22能夠根據(jù)特征匹配結(jié)果篩選出多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并向多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30分別發(fā)送運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，從而控制多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30分別跟蹤各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

為了彌補(bǔ)背景建模方法對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度較低情況的不準(zhǔn)確性，本實(shí)施例中CPU22進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)篩選時(shí)，融合運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的多種圖像特征，包括圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征，進(jìn)一步提高了前景與背景分離的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境中感興趣的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確檢測(cè)。本實(shí)施例中，CPU22實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置和顏色、紋理特征融合的匹配算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的快速準(zhǔn)確描述。

由于分鏡攝像系統(tǒng)需要根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉與跟蹤，因此CPU22根據(jù)各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)生成一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令的具體過程是：CPU22根據(jù)各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置，如各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行分析，生成各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)、焦距調(diào)節(jié)參數(shù)以及拍攝參數(shù)，根據(jù)光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)、焦距調(diào)節(jié)參數(shù)以及拍攝參數(shù)生成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令。另外，CPU22還根據(jù)預(yù)先設(shè)定的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，如空間坐標(biāo)和分鏡攝像系統(tǒng)的位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)，將生成的各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別對(duì)應(yīng)傳輸至確定的分鏡攝像系統(tǒng)30。

表2

表2示出了CPU22生成的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令、各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)、各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意表。由表2可知，每個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)都具有對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令和分鏡攝像系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令中光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)包括光線偏轉(zhuǎn)角度，焦距調(diào)節(jié)參數(shù)包括焦距調(diào)節(jié)距離，拍攝參數(shù)包括快門時(shí)長(zhǎng)、光圈大小等。

本實(shí)施例中，控制器20采用GPU21與CPU22異構(gòu)并行處理方式對(duì)環(huán)境圖像進(jìn)行處理，通過這種異構(gòu)并行處理方式能夠提到GPU21與CPU22的工作效率，從而提高圖像處理速度。

如圖2所示，分鏡攝像系統(tǒng)30包括聲光調(diào)制器31和高清攝像頭32；上述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶有光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)和拍攝參數(shù)；聲光調(diào)制器31與控制器20電連接，接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)來自對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，將光線反射至高清攝像頭32內(nèi)；高清攝像頭32與控制器20電連接，接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的拍攝參數(shù)在鏡頭指向不變時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行拍攝。

以一個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)為例進(jìn)行描述，圖2中，聲光調(diào)制器31與高清攝像頭32之間的線段表示光路傳播方向。本實(shí)施例中，聲光調(diào)制器31根據(jù)光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行光線反射，該光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)包括光線偏轉(zhuǎn)角度等數(shù)據(jù)。當(dāng)來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線被聲光調(diào)制器31反射進(jìn)入高清攝像頭32內(nèi)后，高清攝像頭32根據(jù)拍攝參數(shù)、如快門時(shí)長(zhǎng)、光圈大小等參數(shù)進(jìn)行拍攝，從而達(dá)到捕捉并跟蹤待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的效果。

圖3是本實(shí)施例中的分鏡攝像系統(tǒng)30的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，為了保證聲光調(diào)制器31對(duì)光線進(jìn)行準(zhǔn)確偏轉(zhuǎn)，聲光調(diào)制器31包括縱向聲光調(diào)制器311和橫向聲光調(diào)制器312，縱向聲光調(diào)制器311、橫向聲光調(diào)制器312和高清攝像頭32依次排列，縱向聲光調(diào)制器311和橫向聲光調(diào)制器312分別與控制器20電連接；縱向聲光調(diào)制器311接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)將來自對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線縱向反射至橫向聲光調(diào)制器312；橫向聲光調(diào)制器312接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的光線偏轉(zhuǎn)參數(shù)將縱向反射后的光線橫向反射至高清攝像頭32內(nèi)。

本實(shí)施例中，來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線通過縱向聲光調(diào)制器311，利用聲光效應(yīng)所產(chǎn)生的布雷格衍射的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光線傳播方向的控制，將光線進(jìn)行縱向偏轉(zhuǎn)到指定的角度，經(jīng)過橫向聲光調(diào)制器312，將光線進(jìn)行橫向偏轉(zhuǎn)，匯聚至高清攝像頭32內(nèi)，通過高清攝像頭32的拍攝作用，實(shí)現(xiàn)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉與跟蹤。

考慮到高清攝像頭32捕捉待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)還需要進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)，為了避免機(jī)械調(diào)節(jié)焦距調(diào)節(jié)時(shí)間慢的問題，如圖3所示，本實(shí)施例中，分鏡攝像系統(tǒng)30還包括液晶透鏡33，縱向聲光調(diào)制器311、橫向聲光調(diào)制器312、液晶透鏡33和高清攝像頭32依次排列；液晶透鏡33與控制器20電連接；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶有焦距調(diào)節(jié)參數(shù)；液晶透鏡33接收運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令攜帶的焦距調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)；上述橫向反射后的光線穿過液晶透鏡33進(jìn)入高清攝像頭32。

圖3中，縱向聲光調(diào)制器311、橫向聲光調(diào)制器312、液晶透鏡33和高清攝像頭32之間的線段表示光路傳播方向。通過圖3中的分鏡攝像系統(tǒng)30，來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線首先經(jīng)過縱向反射，然后經(jīng)過橫向反射，最后穿過液晶透鏡33進(jìn)入高清攝像頭32。

本實(shí)施例中，通過液晶透鏡33與控制器20電連接進(jìn)行拍攝焦距調(diào)節(jié)，能夠達(dá)到焦距調(diào)節(jié)速度快的效果，避免現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械調(diào)節(jié)拍攝焦距調(diào)節(jié)速度慢的問題。

本實(shí)施例中，聲光調(diào)制器31還能夠用高速振鏡代替。在分鏡攝像系統(tǒng)30中高清攝像頭32前加液晶透鏡33、聲光調(diào)制器31或者高速振鏡，根據(jù)光路可逆原理可以通過聲光調(diào)制器31或高速振鏡對(duì)光路的偏折作用，光路傳回的視域成像在高清攝像頭32上，經(jīng)過液晶透鏡33的高速調(diào)焦作用，可以清楚地得到清晰的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像。

當(dāng)分鏡攝像系統(tǒng)30包括多個(gè)時(shí)，將每一個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30獲取的圖像傳回給控制器20，聲光調(diào)制器31和液晶透鏡33等設(shè)備的反應(yīng)速度都可達(dá)到納秒量級(jí)，則分鏡攝像系統(tǒng)30獲取圖像的速度能達(dá)到微秒量級(jí)，傳回圖像速度也可達(dá)到微秒量級(jí)，通過控制器20與分鏡攝像系統(tǒng)30的配合，可以實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤。如果用高速振鏡代替聲光調(diào)制器31，反應(yīng)速度達(dá)到毫秒到微秒量級(jí)，則可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤。

實(shí)際應(yīng)用中，通過多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)30能夠捕捉同一待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的不同視角的圖像，從而構(gòu)建待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的全景信息，也可獲得待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在較大范圍的具體運(yùn)動(dòng)路線。

如圖4所示，本實(shí)施例中的分鏡攝像系統(tǒng)30還有另一種結(jié)構(gòu)形式，聲光調(diào)制器31包括橫向聲光調(diào)制器312和縱向聲光調(diào)制器311，分鏡攝像系統(tǒng)30還包括液晶透鏡33，橫向聲光調(diào)制器312、縱向聲光調(diào)制器311、液晶透鏡33和高清攝像頭32依次排列；橫向聲光調(diào)制器312、縱向聲光調(diào)制器311和液晶透鏡33分別與控制器20電連接。

圖4中，縱向聲光調(diào)制器311、橫向聲光調(diào)制器312、液晶透鏡33和高清攝像頭32之間的線段表示光路傳播方向。通過圖4中的分鏡攝像系統(tǒng)30，來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線首先經(jīng)過橫向反射，然后經(jīng)過縱向反射，最后穿過液晶透鏡33進(jìn)入高清攝像頭32。

為了便于調(diào)節(jié)分鏡攝像系統(tǒng)30中各個(gè)器件的位置，分鏡攝像系統(tǒng)30還包括液晶透鏡安裝架、高清攝像頭安裝架、橫向聲光調(diào)制器安裝架和縱向聲光調(diào)制器安裝架；液晶透鏡安裝架、高清攝像頭安裝架、橫向聲光調(diào)制器安裝架和縱向聲光調(diào)制器安裝架上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)元件；通過該調(diào)節(jié)元件分別調(diào)節(jié)液晶透鏡33、高清攝像頭32、橫向聲光調(diào)制器312和縱向聲光調(diào)制器311的安裝位置。

通過本實(shí)施例中的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤設(shè)備，有效提高了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤效率，能夠消除變形、遮擋、交叉等不利情況對(duì)跟蹤效果的負(fù)面影響，從而建立多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完整、長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。

圖5示出了本實(shí)施例提供的圖像處理算法的流程示意圖，該圖像處理算法由CPU和GPU共同執(zhí)行，如圖5所示，該圖像處理算法包括：

步驟502，對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行預(yù)處理，該預(yù)處理包括解碼和/或去噪；

步驟504，采用混合高斯進(jìn)行背景建模，生成5-7個(gè)背景模型；

步驟506，根據(jù)5-7個(gè)背景模型對(duì)預(yù)處理后的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征；其中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像坐標(biāo)、顏色特征和紋理特征；

步驟508，將當(dāng)前幀圖像中各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征分別進(jìn)行融合，并與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像特征進(jìn)行匹配，根據(jù)特征匹配結(jié)果對(duì)當(dāng)前幀圖像中的多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行篩選，確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以及各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像坐標(biāo)；

步驟S510，將該圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間坐標(biāo)，根據(jù)各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)生成一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令，確定與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)，將生成的各個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別對(duì)應(yīng)傳輸至確定的分鏡攝像系統(tǒng)；

步驟S512，接收各個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)返回的多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像，對(duì)該圖像進(jìn)行分揀處理，生成與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡視頻。

圖5中所示的圖像處理算法由CPU和GPU共同執(zhí)行，保證了圖像處理的準(zhǔn)確性、快速性和魯棒性，提高了圖像處理速度，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置、顏色和紋理特征的融合，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確的描述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

通過圖5中的方法，采用模糊集合理論融合運(yùn)動(dòng)位置和速度估計(jì)與顏色、梯度特征的匹配，增大在歷史數(shù)據(jù)中的搜索范圍，有效提升了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤效率，能消除變形、遮擋、交叉等不利情況對(duì)跟蹤效果的負(fù)面影響，建立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完整、長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。

實(shí)施例二

圖6示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤方法的流程示意圖，如圖6所示，該方法包括：

步驟602，采集全景環(huán)境圖像，根據(jù)全景環(huán)境圖像確定多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；

步驟604，生成與多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令；

步驟606，將多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令分別傳輸至對(duì)應(yīng)的分鏡攝像系統(tǒng)；其中，圖像采集區(qū)域內(nèi)的指定位置分別設(shè)置有多個(gè)分鏡攝像系統(tǒng)；

步驟608，分鏡攝像系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤指令對(duì)來自對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，獲取對(duì)應(yīng)的待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像；

步驟610，對(duì)各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像進(jìn)行分揀處理，生成與各個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡視頻。

本發(fā)明實(shí)施例中，分鏡攝像系統(tǒng)對(duì)來自待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光線進(jìn)行反射，利用光線反射原理在鏡頭指向不變時(shí)捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。由于捕捉并跟蹤多個(gè)待跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)鏡頭指向不需要改變，因此本實(shí)施例中的方法能夠提高多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉跟蹤速度，避免現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械調(diào)節(jié)鏡頭方向調(diào)節(jié)速度慢的問題。

在本發(fā)明所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明提供的實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋，此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。