(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211050904.6 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 天津光电集团有限公司 地址 300211 天津市河西区泰山路6号 (72)发明人 米向飞　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 何静 (51)Int.Cl. G05D 3/12(2006.01) H04N 5/232(2006.01) (54)发明名称 一种精准自动跟踪目标的方法 (57)摘要 本发明公开了一种精准自动跟踪目标的方 法， 包括如下步骤： S1： 建立监控系统运动和成像 的数学模型； S2： 根据监控系统的数学模型， 通过 补偿函数计算出真实需要移动的水平和垂直相 对角度； S3： 由监控系统电机控制模块驱动电机 运行到相应的位置， 实现目标跟踪， 本发明通过 合理的数学建模和严谨模型推导， 具有较高的精 确度， 同时利用算法自动实现避免了前期标定的 复杂度； 直接角度控制可以使系统通过电机控制 算法以最快速度精确运动到目标位置， 避免了使 用PID调节容易造成画面晃动的问题， 提高了系 统的动态响应能力和稳定性， 具有广阔的应用前 景， 有利于 推广应用。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115421523 A 2022.12.02 CN 115421523 A 1.一种精准自动跟踪目标的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 建立监控系统运动和成像的数 学模型； S2： 根据监控系统运动和成像的数学模型， 通过补偿函数计算出真实需要移动的水平 和垂直相对角度； S3： 由监控系统电机控制模块驱动电机运行到相应的位置， 实现目标跟踪。 2.根据权利要求1所述的一种精准自动跟踪目标的方法， 其特征在于， 所述S1中， 建立 监控系统运动和成像的数学模型的具体方法为： 摄像机在水平和垂直方向360 °旋转， 能够 观测到以摄像机为球心的环境画面， 将摄像机所在位置抽象为球心， 能够观测到的图像在 空间上为一球面， 摄像机转动到任一位置时， 成像范围即为以摄像机轴心在球面上 的投影 为中心， 以摄像机当前视场角为球心角的一个弧面， 摄像机轴心在球面上 的投影即对应当 前成像画面的中心像素点。 3.根据权利要求1所述的一种精准自动跟踪目标的方法， 其特征在于， 所述S2中， 水平 需要移动的相对角度函数为： ω = asin(sin(|x/W|* ɑ)/cos(asin(cos(|x/W|* ɑ)*sinθ ))) 上式中， ω  为水平方向需要移动的相对角度， x为目标像素点的水平坐标 （以画面中心 为坐标系原点） ， W为图像的水平方向分辨率， ɑ为摄像机 当前的水平方向视场角， θ为摄像机 当前物理仰角。 4.根据权利要求1所述的一种精准自动跟踪目标的方法， 其特征在于， 所述S2中， 垂直 需要移动的相对角度函数为： φ = |y/H|*β‑( θ‑asin(cos(|x/W|* ɑ)*sinθ )) 上式中， φ为垂直方向需要移动的相对角度， x,y分别为目标像素点的水平、 垂直坐标 （以画面中心为坐标系原 点） ， W、 H分别为图像的水平、 垂直方向分辨率， θ、 β 分别为摄像机 当 前水平、 垂直方向视场角。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115421523 A 2一种精准自动跟踪目标的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及智能监控技 术领域， 尤其涉及一种精准自动跟踪目标的方法。 背景技术 [0002]现有的监控系统一般是分析捕获到敏感信息 （如有人入侵、 画面移动等） 能够触发 报警、 自动录像等， 但是如果敏感信息移动到当前视角盲区后监控系统就无法实现自动全 程跟踪。 市面上还有一些通过提前标定的方式能够实现简单 的自动跟踪， 但是此方法局限 性较大， 对标定区域范围之外跟踪效果较差， 另外还有一些根据图像分析对摄像机运动进 行PID调节， 此方案的缺点是当物体移动较快时摄像机转动会发生转动过冲， 造成目标在画 面中位置晃动模糊， 转动过冲严重时会直接丢失目标， 同时由于摄像机运动过程中空间位 置的相对变化， 造成单纯靠图像分析给出 的运动策略会与实际图像变化有较大差别， 尤其 是摄像机仰角变大时， 误差会更为明显。 因此， 急需开 发一种精准自动跟踪目标的方法以解 决上述技术问题。 [0003]有鉴于此， 特提出本发明。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种精准自动 跟踪目标的方法， 通过合理的数学建模和严谨 模型推导， 具有较高的精确度， 同时利用算法自动实现避免了前期标定的复杂度； 直接角度 控制可以使系统通过电机控制算法以最快速度精确运动到目标位置， 避免了使用PID调节 容易造成画 面晃动的问题， 提高了系统的动态响应能力和稳定性， 具有广阔的应用前景， 有 利于推广应用。 [0005]为了实现上述目的， 本发明提供的一种精准自动跟踪目标的方法， 包括如下步骤： S1： 建立监控系统运动和成像的数 学模型； S2： 根据监控系统运动和成像 的数学模型， 通过补偿函数计算出真实需要移动的 水平和垂直相对角度； S3： 由监控系统电机控制模块驱动电机运行到相应的位置， 实现目标跟踪。 [0006]优选地， 所述S1中， 建立监控系统运动和成像的数学模型的具体方法为： 摄像机在 水平和垂直方向360 °旋转， 能够观测 到以摄像机为球心的环境画面， 将摄像机所在位置抽 象为球心， 能够观测到的图像在空间上为一球面， 摄像机转动到任一位置时， 成像范围即为 以摄像机轴心在球面上 的投影为中心， 以摄像机当前视场角为球心角的一个弧面， 摄像机 轴心在球面上的投影即对应当前成像画面的中心像素点。 [0007]优选地， 所述S2中， 水平需要移动的相对角度函数为： ω = asin(sin(|x/W|* ɑ)/cos(asin(cos(|x/W|* ɑ)*sinθ ))) 上式中， ω  为水平方向需要移动的相对角度， x为目标像素点的水平坐标 （以画面 中心为坐标系原点） ， W为图像的水平方向分辨率， ɑ为摄像机 当前的水平方向视场角， θ为摄 像机当前物理仰角。说　明　书 1/4 页 3 CN 115421523 A 3