專利名稱：視頻監控中的自動跟蹤控制方法和控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及監控技術，特別涉及視頻監控中的自動跟蹤控制方法和自動跟蹤控制裝置。
背景技術：
隨著多媒體技術的不斷發展，視頻監控已經越來越廣泛地應用于安全作業、治安防范等領域。
在視頻監控過程中，監控目標通常處于運動狀態。這種情況下，就需要視頻監控系統中的圖像傳感器在機械云臺的帶動下，跟蹤處于運動狀態的監控目標，使得監控目標始終處于攝像頭的拍攝范圍內。此時，還需要隨著監控目標的位置變化調整攝像頭的焦距，以保證攝像頭拍攝到的監控畫面具有較高的清晰度。
圖1為現有視頻監控系統的結構示意圖。如圖1所示，現有視頻監控系統包括監控臺、攝像頭、機械云臺和調焦裝置。
攝像頭在調焦裝置的控制下確定拍攝時的焦距，將拍攝到的圖像轉換為視頻信號，提供給監控臺。監控人員可以通過監控臺收看到監控畫面，或者由監控臺自動錄像。
當監控目標從當前位置向其他位置運動時，為了保證監控目標始終處于監控畫面內，監控人員向跟蹤調焦控制裝置輸入相關控制信號，用于指示機械云臺帶動攝像頭跟蹤監控目標并指示調焦裝置調節焦距；跟蹤調焦控制裝置根據接收到的指令，向機械云臺和調焦裝置輸出控制信號。此時，機械云臺根據接收到的控制信號帶動攝像頭進行平動和/或轉動，調焦裝置根據接收到的控制信號調整焦距。這樣，即可使得監控目標始終處于監控范圍之內。
但是，上述視頻監控系統在實現對監控目標的跟蹤以及焦距的調整，需要人為控制。而且，如果監控人員不在監控臺前收看監控畫面，則在監控目標離開監控范圍內時，視頻監控系統無法對該監控目標進行跟蹤并調整拍攝焦距，從而無法實現對該監控目標的實時監控。
可見，現有視頻監控系統不能有效保證對監控目標的實時監控，因而其可靠性不高。

發明內容
有鑒于此，本發明的一個主要目的在于，提供一種視頻監控中的自動跟蹤控制方法，能夠提高視頻監控的可靠性。
本發明的另一個主要目的在于，提供一種視頻監控中的自動跟蹤控制裝置，能夠提高視頻監控的可靠性。
根據上述的一個主要目的，本發明提供了一種視頻監控中的自動跟蹤控制方法，包括以下步驟根據圖像位置信息確定位移方向；根據確定的位移方向，控制安裝了攝像頭的機械云臺帶動攝像頭向所述確定了的位移方向移動。
所述圖像位置信息包括圖像中不同位置的變化狀態信息；所述根據圖像位置信息確定位移方向為根據圖像中不同位置的變化狀態信息確定位移方向。
所述根據圖像中不同位置的變化狀態信息確定位移方向為將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向。
所述將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向為計算所述集中的變化狀態信息表示已變化的所有位置的坐標值的平均值，將所述平均值相對于圖像的中心位置的方向確定為位移方向。
所述將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向為判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數，并將多個位移方向中所依據狀態信息變化個數多的一個作為最終確定的位移方向；或者，判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數，并計算多個位移方向中，所依據變化狀態信息表示變化的個數大于/大于等于預設閾值的一個或多個方向相對于水平或垂直方向的夾角平均值，將所述計算的夾角平均值對應的方向確定為位移方向。
進一步設置至少4個圖像塊，每個圖像塊分別對應一個方向并包括至少1個位置；所述判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數為判斷每個方向所對應的每個圖像塊中，所有位置的變化狀態信息表示已變化的個數。
所述根據圖像位置信息確定位移方向之前，該方法進一步包括從寄存器中的各存儲位讀取每個位置的變化狀態信息。
該方法進一步包括獲取圖像清晰度信息；根據連續獲取的圖像清晰度信息確定圖像清晰度變化趨勢；根據確定的圖像清晰度趨勢，控制與攝像頭相連的調焦裝置進行焦距調整。
所述根據確定的圖像清晰度趨勢，控制與攝像頭相連的調焦裝置進行焦距調整包括將當前得到的圖像清晰度信息與上一次得到的圖像清晰度信息進行比較；在當前獲取的圖像清晰度信息是否小于上一次獲取的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次獲取的圖像清晰度信息與當前得到的圖像清晰度信息的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則控制與攝像頭相連的調焦裝置進行焦距調整；否則，繼續執行所述獲取圖像清晰度信息。
根據上述的另一個主要目的，本發明提供了一種視頻監控中的自動跟蹤控制裝置，包括位移運算單元和控制信號單元，其中，所述位移運算單元，用于接收并存儲圖像位置信息；根據圖像位置信息確定位移方向，生成位移方向信息并輸出給控制信號單元；所述控制信號單元，用于根據位移運算單元輸出的位移方向信息，輸出控制信號。
所述位移運算單元包括變化狀態信息子單元和位移方向判斷子單元，其中，所述變化狀態信息子單元，用于接收并存儲圖像檢測單元輸出的圖像位置信息；將存儲的圖像位置信息提供給位移方向判斷子單元；所述位移方向判斷子單元，用于根據變化狀態信息子單元提供的圖像位置信息確定位移方向，并生成位移方向信息輸出給所述控制信號單元。
該裝置進一步包括調焦運算單元，用于接收并存儲圖像清晰度信息；將當前接收到的圖像清晰度信息與上一次接收到并存儲的圖像清晰度信息進行比較，在當前接收到的圖像清晰度信息小于上一次接收到的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次接收到圖像清晰度信息與當前接收到的累加結果的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則生成焦距調整信號輸出給控制信號單元；所述控制信號單元進一步用于根據調焦運算單元輸出的焦距調整信號，向視頻監控系統中與攝像頭相連的調焦裝置輸出調焦控制信號。
所述調焦運算單元包括信息比較子單元和清晰度判斷子單元，其中，所述信息比較子單元，用于接收存儲圖像清晰度信息，并提供給給清晰度判斷子單元；所述清晰度判斷子單元，用于將當前獲取的圖像清晰度信息與上一次獲取的圖像清晰度信息進行比較，在當前接收到的圖像清晰度信息小于上一次接收到的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次接收到圖像清晰度信息與當前接收到的圖像清晰度信息的差是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則生成焦距調整信號輸出給控制信號單元。
由上述技術方案可見，本發明根據連續的圖像信號獲取監控目標的相關位置信息，從而能夠確定圖像中各部分像素塊的變化程度，并以此判斷出監控目標的移動方向，并控制機械云臺帶動攝像頭對處于運動狀態的監控目標進行跟蹤，即使現了自動跟蹤，使得監控目標能夠始終處于監控畫面的中央，提高了視頻監控的可靠性。
本發明中，在實現自動跟蹤的同時，還能夠根據連續的圖像信號的清晰度信息判斷圖像清晰度的變化趨勢，并以此向攝像頭的調焦裝置發出控制信號，使得監控畫面始終保持較高的清晰度，實現了焦距自動調整，進一步提高了視頻監控的可靠性。


圖1為現有視頻監控系統的結構示意圖。
圖2為本發明中視頻監控中的自動跟蹤控制裝置的示例性結構圖。
圖3為本發明中視頻監控中的自動跟蹤控制方法的示例性流程圖。
圖4為本發明實施例中視頻監控中的自動跟蹤控制裝置的結構圖。
圖5為本發明實施例中自動跟蹤控制裝置的位移運算單元的結構圖。
圖6為本發明實施例中檢測窗口與機械云臺運動方向的示意圖。
圖7為本發明實施例中自動跟蹤控制裝置的調焦運算單元的結構圖。
圖8為本發明實施例中視頻監控中的自動跟蹤控制方法的流程圖。
圖9為本發明實施例中自動跟蹤控制方法中位移跟蹤控制過程的流程圖。
圖10為本發明實施例中自動跟蹤控制方法中自動調焦控制過程的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
本發明的基本思想是根據圖像位置信息確定監控目標的移動方向，并向安裝了攝像頭的機械云臺發出控制信號，使得機械云臺帶動攝像頭隨著監控目標的位置變化而移動，即實現攝像頭自動跟蹤。
同時，由于監控目標的位置變化不僅限于在垂直于攝像頭拍攝方向的平面中的移動，還可能發生在平行于攝像頭拍攝方向上的移動，這就需要對攝像頭進行調焦。這樣，在實現攝像頭自動跟蹤的同時，還可以根據圖像清晰度信息向攝像頭的調焦裝置發出控制信號，實現焦距自動調整。
圖2為本發明中視頻監控中的自動跟蹤控制裝置的示例性結構圖。如圖2所示，本發明中的自動跟蹤控制裝置包括位移運算單元和控制信號單元。
位移運算單元，接收并存儲圖像位置信息；根據圖像位置信息確定位移方向，生成位移方向信息并輸出給控制信號單元；其中，圖像位置信息可以表示圖像中每個位置的圖像變化狀態；控制信號單元，根據位移運算單元輸出的位移方向信息，輸出控制信號。
上述裝置將控制信號輸出給視頻監控系統中安裝了攝像頭的機械云臺；如果機械云臺通過兩個步進電機保持在兩個方向上的自由度，則輸出給機械云臺的控制信號可以為脈沖信號。
上述裝置還可以根據圖像清晰度信息，生成向攝像頭的調焦裝置輸出的控制信號，用于實現焦距自動調整。
圖3為本發明中視頻監控中的自動跟蹤控制方法的示例性流程圖。如圖3所示，本發明中的自動跟蹤控制方法包括以下步驟步驟301，獲得圖像位置信息，并根據每個位置的圖像變化狀態信息確定位移方向；步驟302，根據確定的移動方向，向安裝了攝像頭的機械云臺輸出控制信號。
在執行上述過程的同時，還可以根據圖像清晰度信息，生成向攝像頭的調焦裝置輸出的控制信號，以便實現在自動控制攝像頭跟蹤監控目標的同時進行焦距的自動調整。
下面，結合具體實施例，對本發明中視頻監控中的自動跟蹤控制裝置和方法進行詳細說明。
圖4為本發明實施例中視頻監控中的自動跟蹤控制裝置的結構圖。如圖4所示，本實施例中的自動跟蹤控制裝置包括圖像檢測單元、位移運算單元、調焦運算單元和控制信號單元。
圖像檢測單元，接收并存儲來自攝像頭的圖像信號；對接收到的圖像信號進行檢測，得到包括了圖像中多個位置變化狀態的圖像位置信息，并輸出給位移運算單元；對接收到的圖像信號進行檢測，得到圖像清晰度信息，并輸出給調焦運算單元。
其中，假設將一幅圖像在水平和垂直方向上劃分為n×n個(n為大于1的正整數)互不重疊的部分，則圖像位置信息即通過表示已變化的數值(1或0)和表示未變化的數值(0或1)，分別表示這n×n個部分的圖像變化狀態。而圖像清晰度信息則表示一幅或連續幾幅圖像的清晰，例如，連續m(m為正整數)幅圖像中所有像素點之差的絕對值的累加和。圖像檢測單元中的具體處理過程可以按照通常的各種圖像檢測方式和原理來實現。
位移運算單元，接收圖像檢測單元輸出的圖像位置信息；根據圖像位置信息中包括的每個位置的變化狀態確定位移方向，如果某一個位置對應的變化狀態表示已變化，或某幾個相鄰的位置對應的變化狀態表示已變化，則確定這一個或幾個位置相對于圖像中心的方向為位移方向，并生成位移方向信息輸出給控制信號單元。
如果監控目標處于運動狀態，則監控目標在監控圖像中的位置必然發生變化，使得圖像信號中的各部分發生變化，這樣，判斷圖像哪一部分發生了較大的變化，即可判斷出監控目標的運動方向。
調焦運算單元，接收并存儲來自圖像檢測單元的圖像清晰度信息；將當前接收到的圖像清晰度信息與上一次接收到并存儲的圖像清晰度信息進行比較，在當前接收到的圖像清晰度信息小于上一次接收到的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次接收到圖像清晰度信息與當前接收到的累加結果的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則確定攝像頭拍攝到的圖像的清晰度下降，并生成焦距調整信號輸出給控制信號單元。
通常情況下，由于圖像的清晰度越高，圖像清晰度信息的實際取值越大，因此，如果圖像清晰度信息變小了，則表示圖像清晰度降低了，因此，在清晰度變化超過一定范圍時，需要調整焦距。
控制信號單元，根據內部存儲的位移方向與跟蹤控制信號的映射關系和位移運算單元輸出的位移方向信息，向視頻監控系統中安裝了攝像頭的機械云臺輸出跟蹤控制信號；根據調焦運算單元輸出的焦距調整信號，向視頻監控系統中與攝像頭相連的調焦裝置輸出調焦控制信號。
具體來說，控制信號單元向機械云臺輸出的控制信號可以根據不同的位移方向信息確定為一路或多路脈沖信號；位移方向與跟蹤控制信號的映射關系可以為每次判斷出位移方向后，根據預設的單位移動步長，生成的與每個步進電機相對應的脈沖信號中包括的脈沖個數，即確定了在監控目標在各個方向發生位移時，機械云臺在其各自由度方向上的單位平動距離和/或轉動角度。同理，如果調焦運算單元輸出了焦距調整信號，即判斷出攝像頭當前拍攝的圖像越來越模糊，則控制信號單元也根據預先設置的單位調焦步長，向視頻監控系統中的調焦裝置輸出調焦控制信號，使得攝像頭每次都能夠進行單位焦距的調整。
具體來說，位移運算單元和調焦運算單元中還可以包括多個子單元。
圖5為本發明實施例中自動跟蹤控制裝置的位移運算單元的結構圖。如圖5所示，如圖4所示的自動跟蹤控制裝置中的位移運算單元包括變化狀態信息子單元和位移方向判斷子單元。
變化狀態信息子單元，接收并存儲圖像檢測單元輸出的圖像位置信息；將存儲的圖像位置信息提供給位移方向判斷子單元。
位移方向判斷子單元，根據變化狀態信息子單元提供的圖像位置信息中，包括的每一個位置的變化狀態確定位移方向，如果某一個位置對應的變化狀態表示已變化，或某幾個相鄰的位置對應的變化狀態表示已變化，則確定這一個位置或幾個相鄰位置相對于圖像中心的方向為位移方向，例如在多個位置表示已變化的情況下將這幾個位置的平均坐標值對應的方向確定為位移方向，并生成位移方向信息輸出給控制信號單元；如果所有位置對應的變化狀態均表示未變化，則不生成位移方向信息，即保持攝像頭當前的拍攝方向。
實際應用中，變化狀態信息子單元可以為一個寄存器(例如，Motion_window寄存器)。寄存器的每一位存儲一個位置對應的變化狀態信息，即表示已變化的數值(1或0)或表示未變化的數值(0或1)。這種情況下，圖像檢測單元將圖像位置信息直接輸出到Motion_window寄存器中，并可以向位移方向判斷子單元輸出一個例如運動(Motion)中斷信號的請求；位移方向判斷子單元可以根據接收到的請求，從Motion_window寄存器中讀取每一個位置對應的變化狀態信息(也可以實時讀取)，并判斷安裝了攝像頭的機械云臺應移動的位移方向。
圖6為本發明實施例中檢測窗口與機械云臺運動方向的示意圖。如圖6所示，以將圖像劃分為4×4個部分為例，每部分可以看作一個圖像塊，每個部分所處的位置根據其相對于圖像中心的位置O，分別對應A～H共16個方向。變化狀態信息子單元中存儲了的16個位置w[i，i](1≤i≤4)的變化狀態信息。位移方向判斷子單元根據變化狀態信息子單元中16個位置對應的變化狀態信息，確定位移方向。
實際應用中，可以將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向。
例如，如果w[1，1]、w[1，2]、w[2，1]和w[2，2]對應的變化狀態信息均為表示已變化的1/0，其他位置對應的變化狀態信息為表示未變化的0/1，則可以確定位移方向為如圖6所示的A方向。此時，如果w[4，4]對應的變化狀態信息也為表示已變化的1/0，則由于對應A方向，有4個位置對應的變化信息表示已變化，因此，判斷w[4，4]對應的變化狀態信息為表示已變化的原因可能是由于圖像噪聲引起的，檢測目標并未在w[4，4]對應的E方向上發生位移。
還例如，如果w[1，1]、w[1，2]和w[2，2]對應的變化狀態信息均為表示已變化的1/0，其他位置對應的變化狀態信息為表示未變化的0/1，則可以計算w[1，1]、w[1，2]和w[2，2]相對于圖像中心O的坐標值的平均值，并將計算得到的平均值對應的方向確定為位移方向，此時的位移方向相對于如圖6所示的A方向具有一定的偏移，但更為準確。此時，如果w[4，4]對應的變化狀態信息也為表示已變化的1/0，同理，判斷w[4，4]對應的變化狀態信息為表示已變化的原因可能是由于圖像噪聲引起的，檢測目標并未在w[4，4]對應的E方向上發生位移。
這樣，位移方向判斷子單元還需要在得到了多個位移方向后，判斷確定每一個位移方向所依據的狀態信息個數，并從多個位移方向中依據狀態信息個數多的一個作為最終確定的位移方向。
可見，獲得的與不同位置對應的狀態信息數量越多，判斷位移方向的誤差就會越小。但如果設置的檢測窗口數量過多，可能得到的位移方向就越多，但位移運算單元的運算過程就越復雜，硬件成本就越高。
圖7為本發明實施例中自動跟蹤控制裝置的調焦運算單元的結構圖。如圖7所示，如圖4所示的自動跟蹤控制裝置中的調焦運算單元包括信息比較子單元和清晰度判斷子單元。
信息比較子單元，接收并存儲圖像檢測單元輸出的圖像清晰度信息；并提供給給清晰度判斷子單元。
實際應用中，信息比較子單元可以為一個寄存器(例如，EDGE_SUM寄存器)。這種情況下，圖像檢測單元將圖像清晰度信息直接輸出到EDGE_SUM寄存器中，并可以向清晰度判斷子單元輸出一個例如自動焦距(autofocus)中斷信號的請求；清晰度判斷子單元可以根據接收到的請求，從其內部的EDGE_SUM寄存器中讀取連續兩次存儲的圖像清晰度信息(也可以實時讀取)，并進行比較，判斷圖像清晰度的變化狀態。
清晰度判斷子單元，將當前獲取的圖像清晰度信息與上一次獲取的圖像清晰度信息進行比較，在當前接收到的圖像清晰度信息小于上一次接收到的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次接收到圖像清晰度信息與當前接收到的圖像清晰度信息的差是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則確定攝像頭拍攝到的圖像的清晰度下降，并生成焦距調整信號輸出給控制信號單元。
將上述裝置設置于視頻監控系統中，以安裝了攝像頭的機械云臺在兩個步進電機的驅動下，擁有水平和垂直方向兩個自由度為例，如果位移運算單元輸出的位移方向信息表示位移方向為如圖6所示的C方向，則控制信號單元需要輸出兩路脈沖信號，分別用于驅動控制機械云臺水平和垂直兩個自由度的步進電機，使得機械云臺帶動攝像頭在C方向上發生平動和/或轉動；如果與變化狀態信息對應的位置個數多于16個，則可能確定的位移方向不一定是如圖6所示的與水平方向夾角45度的整數倍，則輸出的兩路脈沖信號需要驅動步進電機，使得機械云臺帶動攝像頭在水平和垂直兩個方向上產生平動距離和/或轉動角度的比例，應與所確定的位移方向與水平夾角正弦值/余弦值相等或相近；如果位移運算單元輸出的位移方向信息表示位移方向為如圖6所示的B方向，則控制信號單元只需輸出一路脈沖信號，用于驅動控制機械云臺兩個自由度的步進電機中的一個，使得機械云臺打動攝像頭在與B方向相同的一個自由度上發生平動和/或轉動。
上述裝置中的各功能單元可以在一個同步信號的控制下進行相應的處理，可以根據監控目標移動速度高低的不同情況，設定不同頻率的同步信號；該裝置中的各功能單元及子單元，可以通過任何一個或多個具有運算功能和/或存儲功能的芯片來實現。
以上，是對本實施例中的自動跟蹤控制裝置的詳細說明。下面，對本實施例中的自動跟蹤控制方法進行詳細說明。
圖8為本發明實施例中視頻監控中的自動跟蹤控制方法的流程圖。如圖8所示，本實施例中的自動跟蹤控制方法包括以下步驟步驟801，接收并存儲來自攝像頭的圖像信號，對圖像信號進行檢測，并執行步驟802和/或步驟805。
其中，檢測過程包括檢測過程801a，獲取包括圖像中多個位置變化狀態的圖像位置信息；獲取的圖像位置信息可以存儲于Motion_window寄存器中，每一個位置對應的變化狀態信息存儲在相應存儲位，并在步驟802從該寄存器中讀取；在檢測過程801a之后，執行步驟802；檢測過程801b，獲取圖像清晰度信息；在檢測過程801b之后，執行步驟804。
本步驟中，檢測過程801a和檢測過程801b可以同時執行，也可以根據預先設置的規則先后執行，還可以只執行其中的一個，具體實現過程可以根據本領域通常所采用的檢測方法來實現。
步驟802，根據圖像位置信息中包括的每個位置對應的變化狀態信息，確定位移方向。
步驟803，根據確定的位移方向，向安裝了攝像頭的機械云臺輸出位移控制信號，控制其帶動攝像頭在確定的位移方向上進行平動和/或轉動，并返回步驟801。
上述步驟802～步驟803為本方法中的位移跟蹤控制過程。
步驟804，將當前得到的圖像清晰度信息與上一次得到的圖像清晰度信息進行比較，判斷當前獲取的圖像清晰度信息是否小于上一次獲取的圖像清晰度信息，如果是，則執行步驟805；否則返回步驟801。
本步驟中，上一次運算得到的累加結果可以存儲于EDGE_SUM寄存器中，在本步驟中從該寄存器中讀取；在本步驟之后，可以再將此次得到的累加結果存儲于EDGE_SUM寄存器中，用于下一次比較時讀取。
步驟805，判斷上一次獲取的圖像清晰度信息與當前得到的圖像清晰度信息的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則確定攝像頭拍攝到的圖像的清晰度下降，并執行步驟806；否則，返回步驟801。
步驟806，向視頻監控系統中與攝像頭相連的調焦裝置輸出調焦控制信號，調整攝像頭的焦距，以使提高監控圖像的清晰度，并返回步驟801。
上述步驟804～步驟806為本方法中的自動調焦控制過程。
可見，上述流程中可以同時包括位移跟蹤控制過程和自動調焦控制過程，這樣，就能夠實現對監控目標的自動跟蹤和跟蹤過程中的自動調焦。
具體來說，本實施例中的自動跟蹤控制方法中，位移跟蹤控制過程又可以通過多種具體方式來實現，下面舉例說明。
圖9為本發明實施例中自動跟蹤控制方法中位移跟蹤控制過程的流程圖。如圖9所示，本實施例中自動跟蹤控制方法中的位移跟蹤控制過程包括以下步驟步驟901，獲取到圖像中每個位置的變化狀態信息。
本步驟中，可以從Motion_window寄存器中獲取圖像中每個位置的變化狀態信息。
步驟902，將圖像劃分為至少4個圖像塊，每個圖像塊對應一個方向并包括至少1個位置。
步驟903，判斷每個方向所對應的每個圖像塊中，所有位置的變化狀態信息取值為表示已變化的數值1/0的個數。
步驟904，將所有圖像塊中，取值為表示已變化的數值1/0的變化狀態信息個數最多的圖像塊所對應的方向確定為位移方向。
例如，如果圖像左半部分和下半部分的狀態均已變化，則確定位移方向為如圖6所示的G方向；如果只有圖像右半部分的狀態已變化，則確定位移方向為如圖6所示的D方向。
通常情況下，如果一幅圖像中的所有位置對應的變化狀態信息不可能全為表示已變化的數值1/0，即每個圖像塊中的所有位置對應的變化狀態信息不會均為表示已變化的數值1/0。如果這種情況發生，可以判斷當前的監控圖像收到強烈干擾，而不發出控制機械云臺平動和/或轉動的控制信號。
如果至少2個圖像塊中，取值為表示已變化的數值1/0的變化狀態信息個數最多并相等，則可以任意選擇其中1個所對應的方向作為位移方向；或者不移動；或者根據上次的移動方向從上述2個圖像塊所對應的方向中選擇1個；再或者，計算上述2個圖像塊所對應的方向與水平或垂直方向夾角的平均值，將計算得到的平均值對應的方向確定為位移方向。
步驟905，根據確定的位移方向，向安裝了攝像頭的機械云臺輸出位移控制信號，控制其帶動攝像頭在確定的位移方向上進行平動和/或轉動。
在上述流程中，步驟902～步驟903也可以采用其他方式來實現，以將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向。例如，計算取值表示已變化的數值1/0的變化狀態信息對應的所有位置的坐標值的平均值，將該平均值相對于圖相中心的方向確定為位移方向等；或者，判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數，并計算多個位移方向中，所依據變化狀態信息表示變化的個數大于/大于等于預設閾值的一個或多個方向相對于水平或垂直方向的夾角平均值，將計算的夾角平均值對應的方向確定為位移方向，如劃分的4個圖像塊(每個包括4個位置)中，3個圖像塊中均有2個以上的位置表示已變化，則計算這3個圖像塊對應的方向相對于水平或垂直方向的夾角平均值，將計算的夾角平均值對應的方向確定為位移方向。
具體來說，本實施例中的自動跟蹤控制方法中，自動調焦控制過程也可以通過多種具體方式來實現，下面舉例說明。
圖10為本發明實施例中自動跟蹤控制方法中自動調焦控制過程的流程圖。如10所示，本實施例中自動跟蹤控制方法中的自動調焦控制過程包括以下步驟步驟1001，連續獲取到至少兩個圖像清晰度信息。
本步驟中，可以從EDGE_SUM寄存器獲取圖像清晰度信息。
步驟1002，判斷當前得到的圖像清晰度信息是否小于上一次的圖像清晰度信息，如果是，則執行步驟1003；否則，執行步驟1004。
步驟1003，判斷上一次得到的圖像清晰度信息與當前得到的圖像清晰度信息的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則確定攝像頭拍攝到的圖像的清晰度下降，并執行步驟1005；否則，執行步驟1007。
步驟1004，判斷當前得到的圖像清晰度信息與上一次得到的圖像清晰度信息的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則執行步驟1006；否則，執行步驟1007。
步驟1005，向視頻監控系統中與攝像頭相連的調焦裝置輸出調焦控制信號，調整攝像頭的焦距，以使提高圖像的清晰度。
步驟1006，確定圖像清晰度正在提高，保持攝像頭當前的焦距，不發出調焦控制信號。
步驟1007，確定圖像清晰度正在降低，但該變化可忽略不計，不發出調焦控制信號。
上述流程中，在執行了步驟1005、步驟1006和步驟1007之后，均可以返回如圖8所示的自動跟蹤控制方法流程中的步驟801。
由上述裝置和方法可見，本實施例能夠根據圖像中各部分的變化狀態判斷出監控目標的移動方向，并控制機械云臺帶動攝像頭對處于運動狀態的監控目標進行跟蹤，在跟蹤的同時還能夠自動調整焦距，使得監控目標能夠始終處于清晰的監控畫面的中央，提高了監控的可靠性。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種視頻監控中的自動跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟根據圖像位置信息確定位移方向；根據確定的位移方向，控制安裝了攝像頭的機械云臺帶動攝像頭向所述確定了的位移方向移動。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述圖像位置信息包括圖像中不同位置的變化狀態信息；所述根據圖像位置信息確定位移方向為根據圖像中不同位置的變化狀態信息確定位移方向。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據圖像中不同位置的變化狀態信息確定位移方向為將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向為計算所述集中的變化狀態信息表示已變化的所有位置的坐標值的平均值，將所述平均值相對于圖像的中心位置的方向確定為位移方向。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述將對應的變化狀態信息表示已變化的位置集中的方向確定為位移方向為判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數，并將多個位移方向中所依據狀態信息變化個數多的一個作為最終確定的位移方向；或者，判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數，并計算多個位移方向中，所依據變化狀態信息表示變化的個數大于/大于等于預設閾值的一個或多個方向相對于水平或垂直方向的夾角平均值，將所述計算的夾角平均值對應的方向確定為位移方向。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，進一步設置至少4個圖像塊，每個圖像塊分別對應一個方向并包括至少1個位置；所述判斷用于確定每一個位移方向所依據的表示已變化的狀態信息個數為判斷每個方向所對應的每個圖像塊中，所有位置的變化狀態信息表示已變化的個數。
7.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據圖像位置信息確定位移方向之前，該方法進一步包括從寄存器中的各存儲位讀取每個位置的變化狀態信息。
8.如權利要求1至7中任意一項所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括獲取圖像清晰度信息；根據連續獲取的圖像清晰度信息確定圖像清晰度變化趨勢；根據確定的圖像清晰度趨勢，控制與攝像頭相連的調焦裝置進行焦距調整。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據確定的圖像清晰度趨勢，控制與攝像頭相連的調焦裝置進行焦距調整包括將當前得到的圖像清晰度信息與上一次得到的圖像清晰度信息進行比較；在當前獲取的圖像清晰度信息是否小于上一次獲取的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次獲取的圖像清晰度信息與當前得到的圖像清晰度信息的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則控制與攝像頭相連的調焦裝置進行焦距調整；否則，繼續執行所述獲取圖像清晰度信息。
10.一種視頻監控中的自動跟蹤控制裝置，其特征在于，包括位移運算單元和控制信號單元，其中，所述位移運算單元，用于接收并存儲圖像位置信息；根據圖像位置信息確定位移方向，生成位移方向信息并輸出給控制信號單元；所述控制信號單元，用于根據位移運算單元輸出的位移方向信息，輸出控制信號。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述位移運算單元包括變化狀態信息子單元和位移方向判斷子單元，其中，所述變化狀態信息子單元，用于接收并存儲圖像檢測單元輸出的圖像位置信息；將存儲的圖像位置信息提供給位移方向判斷子單元；所述位移方向判斷子單元，用于根據變化狀態信息子單元提供的圖像位置信息確定位移方向，并生成位移方向信息輸出給所述控制信號單元。
12.如權利要求10或11所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括調焦運算單元，用于接收并存儲圖像清晰度信息；將當前接收到的圖像清晰度信息與上一次接收到并存儲的圖像清晰度信息進行比較，在當前接收到的圖像清晰度信息小于上一次接收到的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次接收到圖像清晰度信息與當前接收到的累加結果的差，是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則生成焦距調整信號輸出給控制信號單元；所述控制信號單元進一步用于根據調焦運算單元輸出的焦距調整信號，向視頻監控系統中與攝像頭相連的調焦裝置輸出調焦控制信號。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述調焦運算單元包括信息比較子單元和清晰度判斷子單元，其中，所述信息比較子單元，用于接收存儲圖像清晰度信息，并提供給給清晰度判斷子單元；所述清晰度判斷子單元，用于將當前獲取的圖像清晰度信息與上一次獲取的圖像清晰度信息進行比較，在當前接收到的圖像清晰度信息小于上一次接收到的圖像清晰度信息的情況下，判斷上一次接收到圖像清晰度信息與當前接收到的圖像清晰度信息的差是否大于預先設置的清晰度變化閾值，如果是，則生成焦距調整信號輸出給控制信號單元。
全文摘要
本發明公開了一種視頻監控中的自動跟蹤控制方法和一種視頻監控中的自動跟蹤控制裝置。本發明根據獲取的圖像位置信息判斷出監控目標的移動方向，控制機械云臺帶動攝像頭對處于運動狀態的監控目標進行跟蹤，使得監控目標能夠始終處于監控畫面的中央，提高了視頻監控的可靠性。在實現自動跟蹤的同時，還能夠根據圖像清晰度信息判斷圖像清晰度的變化趨勢，并以此向攝像頭的調焦裝置發出控制信號，使得監控畫面始終保持較高的清晰度，實現了焦距自動調整，進一步提高了視頻監控的可靠性。
文檔編號H04N5/232GK101035273SQ200710098660
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者張超, 牛同斌, 俞青 申請人:北京中星微電子有限公司