基于固定/PTZ摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法OA北大核心CSTPCD

仅依靠当前的闭路电视(closed-circuit television,CCTV)系统,往往难以主动跟踪并拍摄内河船舶清晰的图像。针对上述问题,研究了基于固定/平移-倾斜-对焦(pan-tilt-zoom,PTZ)摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法。采用基于虚拟四边形的三层联合标定模型对固定摄像机和PTZ摄像机进行联合标定,将虚拟四边形内的图像坐标与PTZ摄像机的平移角和倾斜角一一对应;引入虚拟四边形的概念,有效过滤虚拟四边形外目标的干扰,提高小目标船舶的检测准确率;利用透视n点(perspective-n-point, PnP)问题算法和虚拟四边形顶点的图像坐标,得到图像坐标与世界坐标间的映射关系,再利用Pan-Tilt-Height(PTH)模型将虚拟四边形中目标的世界坐标转化为PTH坐标;在小目标跟踪过程中,通过连续检测虚拟四边形中船舶边框质心的图像坐标,即可计算得到PTZ摄像机的平移角与倾斜角,从而实现实时主动跟踪的目的,并尽最大限度的保持船舶目标处于PTZ摄像机图像的中心位置。选取湖北省孝感市春晖湖和武汉市汉江中法桥段这2处真实场景,进行可靠性和有效性验证,实验结果表明:①利用改进的目标检测方法对固定摄像机图像中的船舶进行检测,F1-Score分别为96.82%和97.62%;②利用研究的主动式跟踪方法跟踪运动船舶时,PTZ摄像机的跟踪失败率为4.63%。本文研究的主动式跟踪方法的跟踪速率可以达到18.55 fps。