无盲区多目标协同跟踪方法及系统

1.一种无盲区多目标协同跟踪方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)在枪机监控背景内人工划定监控区域及盲区，并在盲区内安放球机；
(2)上电初始化，获取枪机监控场景的图像序列，对监控图像序列进行高斯背景建模，得到背景图像；对监控图像中的运动目标进行检测，获取运动目标；枪机跟踪并标记检测到的运动目标；
(3)球机不断检测盲区中是否有运动目标，检测到目标后，跟踪运动目标，并将目标位置信息回传给枪机，枪机根据目标的运动控制球机的运动，以保证目标大致在球机的视野中心范围。
2.根据权利要求1所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：上电初始化后，枪机采集监控区域的视频图像，根据该视频图像进行实时高斯背景建模，视频预处理模块获取固定枪机监控场景的背景图像，一旦有运动目标进入监控场景，通过背景减法得到运动目标，对其进行滤波处理以及阴影去除，获得更精确的运动目标轮廓以及目标在场景中的位置，将位置等信息分发给最近的盲区内的球机，当目标在场景中非监控边缘区域消失时，说明目标进入盲区，启动其对应的最近的球机。
3.根据权利要求1所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：球机目标检测模块通过一个级联的Boosted分类器来检测目标，检测到目标后，确定目标的初始位置框并通知球机控制器和枪机；一旦球机检测到目标并确定了目标的初始框位置后，球机主动跟踪模块采用Camshift算法对盲区目标进行实时跟踪，根据实时跟踪到的目标位置，控制球机旋转和变焦，使得目标大致保留在球机监控画面中央；当目标离开盲区，球机通知枪机目标跟踪完毕，将球机各项参数恢复到初始状态，然后继续扫描盲区，检测是否有运动目标出现。
4.根据权利要求1所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：若运动目标离开盲区，且在枪机的视野中，球机通知枪机跟踪完毕，并将跟踪任务交给枪机；若当目标进入其他盲区时，所对应的球机检测到运动目标后，启动跟踪任务。
5.根据权利要求1所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：在跟踪过程中，随着运动目标位置的变化，通过计算前后帧或多帧间目标的中心位移和方向得到其运动矢量，利用模糊控制的办法调整球机参数，使目标大致在球机的中心范围。
6.根据权利要求2所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：采用背景减法检测运动目标的公式如下：
其中，It(x，y)表示枪机t时刻监控图像在(x，y)处的像素值，而Bt(x，y)是t时刻高斯背景图像在(x，y)处的像素值，P(x，y)为前景像素值，T为阈值常量。
7.根据权利要求3所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：在球机目标检测模块通过一个级联的Boosted分类器来检测人体和车辆等运动目标时，首先，利用大量的样本图片的haar特征进行分类器训练，得到一个级联的boosted分类器，训练样本分为正例样本和反例样本，其中正例样本是指待检测目标样本，反例样本是指其他任意图片；
给定样本图片(x1，y1)，K(xn，yn)，其中yi＝0，1分别表示反例样本和正例样本；
初始化权重， 其中n为样本的数目；
当t＝1，KT时，归一化权重 对于每一个特征j，限制用一个特征训
练一个对应的分类器hj，wt的误差估计函数εj＝∑iwi|hj(xi)-yi|；
选择一个有最小误差εt的分类器ht，更新权重 其中，当xi被正确
分类时，ei＝0，否则ej＝1，
最后得到一个强分类器
8.根据权利要求3所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：检测到运动目标后，用改进的Camshift算法对目标进行跟踪，读取一帧视频图像，将图像转到HSV空间，提取HSV三通道图像的Hue通道，公式如下：
(1)计算零阶矩
(2)分别计算x和y的一阶矩
(3)计算搜索框的质心位置
然后，令中心位置等于质心位置，利用新的中心位置再重新计算质心，直到所得到的质心收敛；
当目标与背景颜色分布比较类似或者尺度发生变化时，效果不佳，通过加入Kalman滤波来改进跟踪效果，卡尔曼滤波包含了两个模型：
信号模型为：X(k)＝A(k-1)X(k-1)+B(k)W(k)，
观测模型为：Y(k)＝C(k)X(k)+V(k)，
其中X(k)和Y(k)分别为状态向量和观察向量，A(k-1)、B(k)、C(k)分别为状态转移矩阵、输入矩阵和观测矩阵，W(k)、V(k)分别为信号噪声和观测噪声，根据观测向量Y(1)，Y(2)，Y(3)，......Y(k)估计状态向量X(k+1)，通过预测来估计下一帧目标位置。
9.根据权利要求5所述的无盲区多目标协同跟踪方法，其特征在于：以目标的重心位置与图像中心位置的距离矢量作为模糊控制的模糊距离矢量，根据模糊控制矢量与计算机模糊控制规则的关系，得出球机转动的方位模糊控制量，从而实现球机的跟踪控制，算法如下：
设图像中心点C的坐标为(xc，yc)，目标重心坐标为(xi，yi)，则跟踪位置矢量为设视野中心范围的半径为R，当 表示目标在球机视野中心范围
内，否则，表示目标即将离开视野中心范围，球机根据位置矢量的角度控制球机的转动。
10.一种无盲区多目标协同跟踪系统，包括：
视频预处理模块，获取固定枪机场景的背景图像，对运动目标进行检测，一旦有运动目标进入监控场景，通过背景差法得到运动目标，对运动目标进行预处理，并发送目标信息到球机目标检测模块；
球机目标检测模块，获取目标信息，调整球机参数，反馈目标信息至球机主动跟踪模块；
球机主动跟踪模块，检测运动目标，一旦球机检测到目标并确定了目标的初始框位置后，对目标进行实时跟踪，当目标离开盲区，球机通知枪机目标跟踪完毕，将球机各项参数复位。
11.根据权利要求10所述的无盲区多目标协同跟踪系统，其特征在于：所述的枪机架设应在受自然环境影响较小的位置，球机安装在枪机的监控盲区，球机的个数为一个或两个以上。

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