关于目标自动跟踪智能摄像机的探讨【摘要】：智能一体化球型摄像机在视频监控领域发挥着越来越重要的作用,而目标检测与自动跟踪逐渐成为球型摄像机的一个重要发展方向。

本文实现了智能球型摄像机控制系统软件功能,并在PC上实现了目标检测,在此基础上将检测到的目标信息处理后通过PC串口发送给球型摄像机,球型摄像机控制云台运动,从而实现目标跟踪.以自动跟踪为特点的球型摄像机被誉为“解放人力的运动的跟踪技术”，采用这种摄像机的监控系统可以智能地探测、跟踪运动目标，实现对运动目标的自动跟踪、录像、报警，彻底改变了视频监控系统只能作为辅助系统的局面。

【关键词】智能球形摄像机；目标检测；自动跟踪一、概述智能追踪高速球型摄像机是专为IP网络监控系统而设计的.搭载新一代电子活动目标识别和追踪技术，实现全方位无盲点监控.代表新一代安防监控产品的发展潮流。

集成了全天候防护罩、云台和数字解码器及多种变焦功能的彩色／黑白一体化摄像机。

全天候防护罩符合国际标准IP66防护等级，内置自动恒温装置。

可适用于恶劣环境，安装方式采用吊装或壁装。

球机可在水平方向实现360°无限位旋转，垂直方向180°旋转。

智能追踪高速球型摄像机支持自动追踪、定时追踪、越界追踪、报警追踪四种追踪模式的设置。

也支持手动追踪模式。

用户可以根据自己的需求进行灵活编排。

智能追踪高速球型摄像机支持系统接力追踪，当某个智能追踪球的活动目标逃离当前追踪画面，系统自动通知附近路线的智能追踪球启动追踪模式或者通知周围的普通摄像机启动活动目标检测功能。

从而实现了球机到球机、球机到枪机、枪机到球机、枪机到球机的智能接力追踪。

同时智能追踪高速球型摄像机支持绊线检测功能。

用户可以在画面上设置虚拟的周界，当有活动目标穿越该条周界时，系统自动报警并可按照预设置启动追踪功能。

绊线检测包含了单向、双向防传越功能。

用户可以选择双向穿越禁止、单向穿越禁止2种模式，实现了灵活的周界穿越判断。

真正实现了安防系统的智能化应用。

智能追踪高速球型摄像机的特性使之适用于各种行业的应用。

如平安城市、电力系统、部队弹药库、监狱、电信部门、银行保安、厂矿企业、智能小区、城市道路监控、机场、车站等各种监控场合。

二、目标自动跟踪智能摄像机自动跟踪技术应用现状目前，在国内外市场，具备智能识别和自动跟踪技术的智能高速球有效地满足了平安城市、银行、机场等重点行业用户的特殊监控需求。

以自动跟踪技术为例，高速球摄像机不需要通过后端的软件平台去控制，只要在前端就可以自动完成跟踪任务。

与普通的高速球相比，采用自动跟踪技术的智能高速球的使用更便捷、更人性化，并且可以改变普通高速球“被动监控”的现状，实现“主动监控”。

鉴于上述原因，以自动跟踪为特点的智能高速球摄像机被誉为“解放人力的运动的跟踪技术”，采用这种技术的摄像机，可以智能的探测、跟踪监控目标物体，实现对运动目标的自动跟踪、录像、报警，彻底改变了视频监控系统只能作为辅助系统的局面。

该类型摄像机可以通过编程执行“智能巡逻”任务，即按照预先编程的巡逻路线扫描一个区域。

当发现运动的目标物体后，摄像机会停止继续执行巡逻的程序，而对目标图像变焦放大，并及时跟踪目标，以便将目标物体录像，并发出报警。

这些动作不需要操作人员的帮助，使得操作人员在紧急情况下，无需控制相关设备，可以及时处理报警或采取其它行动。

同时，配合高清晰的自动变焦摄像头，当目标进入自动跟踪智能高速球的视线范围内时，所有的视频都会被清晰地传送到监控中心。

另外，根据监控中心的相关指令，可指示智能高速球摄像机快速转动到希望的定点位置进行局部监控，同时能获得全局的监控视频信息和监控对象的局部信息。

这无疑有效解决了目前安防监控过程中存在的多目标跟踪困难、监控死角、高速球转动的盲目性等问题，实现了360度全方位监控与局部调节跟踪的结合。

另外通过采用自动跟踪锁定目标，更实现了自动的、全方位的、智能的过程监控，整个监控过程无需人为操作。

正是由于智能高速球摄像机独具的“智能巡逻”功能，使得工作人员能够从繁杂的操作工作中解脱出来，在发生紧急情况下，能够更快速、便捷地将清晰的监控图像传送到监控中心，尤其是在平安城市等重要监控领域，自动跟踪技术显得尤为重要。

随着智能高速球技术的不断发展和完善，自动跟踪技术在平安城市、机场等监控领域的应用更为广泛。

以平安城市项目中的大型广场为例，该领域的监控范围较广，而且过往人员较多，极易发生突发性公共事件，要求监控摄像机能够快速跟踪并且精准锁定监控目标物体。

在平安城市建设的这个大的应用平台上，采用自动跟踪功能的智能高速球将会发挥着更加重要的作用。

三、智能化高速球的技术发展趋势随着安防市场的迅猛发展，以及安防市场消费理念的逐渐成熟，整个安防监控行业也朝着数字化、网络化、智能化的方向发展。

作为高端的监控设备，高速球的技术创新、产品创新也迈入了一个新的阶段，功能的多样性、智能化可以说是当前智能高速球开发的主要趋势。

目前，高速球的智能化主要包括三个方面的内容：第一是智能检测，例如树叶、云影、波浪、湿度等方面的环境干扰分析；第二是防破坏，当球机被遮挡、喷涂料、人为对设备破坏时，可以自我检测；第三是自动跟踪。

在智能检测方面，目前一些智能高速球已经拥有随时检测球机内部温度和湿度，自动启动内部加热和降温设备，智能监控风扇转动状态等一系列功能。

显然，这一系列防干扰的技术措施还远远不够，还需要很多智能化、针对性的功能有待开发。

另外，随着智能高速球应用范围的更加广泛，一些特殊行业对于监控摄像机的专业化需求也在不断加强，需要安防监控厂商有针对性地推出专业化的技术方法以应对。

厂商可以采用模块化设计，将智能高速球的各个部分功能按照组建方式设计，使得各项功能之间可以互相搭配，在提高销售灵活性的同时，可以更好地满足用户需求。

比如煤炭行业需要应用防爆、防震的智能高速球；在化工厂等环境污染较为严重的区域，需要采用防腐蚀的智能高速球。

四、快球智能化功能作为最具代表性的前端监控设备，快球的远距离控制、变倍、高清图像、预置位巡航、自动跟踪等功能在平安城市、交通、场馆、港口等项目/行业越来越发挥出重要的作用。

但是随着恐怖活动的不断出现，再加上整个监控行业朝着数字化、网络化发展的进程，快球的智能化功能被更多地提上议事日程。

而在此发展趋势下，自动跟踪成为了快球近年来取得飞速发展的智能化技术之一。

1、前端智能化功能目前快球已经具备一些初步智能功能，如检测球机内部温度和湿度、自动启动内部加热和降温设备、智能监控风扇转动状态、智能识别系统衆-议等功能，然而这些智能功能只是针对球机内部工作环境及球机性能的智能检测，并非对外界被监控对象的智能检测及分析，而要真正在前端球机对监控目标进行智能化的检测，则需要结合IVS等智能模块(软件)来共同完成。

虽然现在的智能化并未形成普遍的应用需求，但是可以预计，它将会在很多应用场合发挥传统产品无法比拟的作用，而且在未来的道路上它也将成为快球技术的主流趋势之一。

快球的智能化功能主要分为由前端球机独立完成和由后端软件平台配合前端摄像机操作来共同完成两种。

2、后端智能化所谓后端智能化是通过后台软件算法分析视频，然后对快球发出驱动命令。

在前端独立完成快球智能化的功能，可以通过两种方法来实现，一是将智能模块的算法嵌入到球机的DSP芯片中来实现，另一种是增加智能模块，将模块的智能功能输入到球机的控制中完成。

五、软件设计基于Blackfin 561 DSP 的智能视频监控系统软件部分，由上层PC 监控服务软件和底层DSP 监控功能软件两部分组成。

上层PC 部分主要进行监控功能选择和监控结果的显示，底层DSP 部分主要进行智能监控和压缩编码的算法实现。

视频监控系统通过使用UART 和USB 接口作为联系PC 和DSP 的通道，以实现数据的交换。

其中，使用异步串口(UART)作为监控系统与PC 端监控软件的通信接口，完成底层监控程序和PC 端监控服务软件之间的通信;使用USB 控制器作为压缩码流的数据传输接口，完成压缩码流向PC 端的输送任务。

智能视频监控系统同时使用Blackfin 561 DSP 的两个核进行处理，通过PC 服务软件和DSP 端监控功能软件协同工作，其主要工作流程如图1所示。

摄像机输入图像(frame)编码压缩处理获取监控命令PC 端PC 端存储压缩码流智能监控处理监控结果PC 端显示核B核A USBUART UART图1 智能视频监控系统的工作流程 DSP 端接收到一帧图像后，利用Blackfin 561 DSP 的两个核完成智能视频监控处理和视频编码压缩处理。

智能视频监控处理部分，利用Blackfin 561 DSP 的核A 进行，它首先通过UART 通信模块获得PC 端监控功能选择模块的当前功能，以及这一功能的相应参数，然后根据相应的功能调用监控功能模块中对应的监控函数进行处理;最后再利用UART 通信模块将处理的结果传送到PC 端显示。

视频编码压缩处理部分，使用Blackfin 561 DSP的核B进行，利用由ADI公司提供的H.264编码函数和USB驱动函数实现，这里就不赘述了。

PC端进行不同监控功能的切换或调整功能参数，在下一帧输入图像中将进行监控功能的切换和参数的调整。

客户端软件客户端软件是用户实现DSP监控操作的平台，主要由监控软件界面、监控功能选择模块、驱动函数模块组成。

监控软件界面是监控系统和用户进行信息交互的平台，它整合了各个监控功能模块，用户通过它完成各个监控功能模块的调用、参数的选择、结果的显示等。

PC监控功能选择模块完成对底层DSP监控功能的调用，从而实现用户需要的相应的监控功能。

驱动函数模块包括UART驱动和USB驱动。

UART驱动的作用是实现上层PC 的监控服务软件和底层DSP的监控功能程序之间的UART接口通信;USB驱动的作用是通过USB接口接收底层DSP发送的压缩码流。

DSP端监控功能软件DSP监控功能软件是整个监控功能实现的核心，由监控功能模块、H.264视频压缩模块和UART通信模块组成。

DSP监控功能模块经PC端监控功能选择模块进行调用，直接负责完成相应的监控功能，并将结果传输到PC端。

H.264视频压缩模块负责将输入视频图像进行H.264压缩，并使用USB接口将压缩后的视频图像传输到PC端。

UART通信模块负责利用协议实现和PC端的通信。

DSP监控功能模块本文所设计的智能视频监控系统需要实现8个不同的智能视频监控功能。

根据监控功能的不同性质和处理手段，主要分为：物体检测与数量统计、自动跟踪、入侵和遗留物体检测、摄像机模糊、遮挡及非法移动等4类不同功能。

本模块通过从PC端功能选择模块获取监控信息，选择单一视频监控功能进行处理。