AVT21自動視頻跟蹤模塊
問與答


1.AVT21就是一個視頻目標取差器么?
傳統的光電跟蹤系統的設計思想就是通過視頻跟蹤器計算出目標位置與靶心位置的偏差,然后將這個偏差送給伺服系統控制平臺的運動實現對目標的跟蹤。所以我們經常把跟蹤器稱為取差器這種將目標的檢測和平臺控制割裂開的設計思路存在一些很難解決的缺陷,如:如何實現平臺由手動控制到自動跟蹤控制的平順過渡;目標發生丟失后目標的再捕獲以及這個過程的平臺控制方法;如何使系統自動適應傳感器視場參數的改變對跟蹤算法以及對平臺控制的影響等等。AVT21綜合考慮目標的捕獲、目標的跟蹤、平臺的控制、傳感器視場變化對各個環節的影響等諸多過程內在關聯關系,從系統角度解決了這些問題,使得跟蹤系統的跟蹤穩定性大大提高。所以,AVT21不是簡單的目標取差器,而是光電系統自動視頻跟蹤的完整解決方案。

2.AVT21就是各種算法的簡單堆積?
AVT21提供了自動視頻跟蹤系統所需要的各種算法,并使用虛擬設備的概念將各過程的算法有機地鏈接到一起,從而構成一個完整的光電系統自動視頻跟蹤完整解決方案,并不是各種算法的簡單堆積。

3.AVT21內置哪些跟蹤算法?
AVT21內置如下跟蹤算法:質心跟蹤、相關跟蹤、相位相關跟蹤、邊緣跟蹤、多目標跟蹤、場景鎖定跟蹤、組合跟蹤算法。AVT21的跟蹤算法并不是簡單的模板匹配,而是基于一種優化的運動預測算法來實現對目標的跟蹤,因為大部分目標的運動都是有規律的:比如飛機、車輛、艦船等的運動。這種基于運動預測的跟蹤算法使得AVT21跟蹤器具有更好的對不同場景的普適性和跟蹤穩定性。

4.對不同的場景,如何選擇跟蹤算法?
一般來說,質心跟蹤算法適合于目標的灰度信息突出,背景單純,如空中目標;相關跟蹤算法適合于目標變化不是很大的目標;邊緣跟蹤算法適合于有一個或多個確定的邊緣而同時又具有不確定的邊緣的目標,如火箭發射;多目標跟蹤算法適合于復雜環境下的小目標;相位相關是非常通用的算法,在復雜環境下(如地面車輛)會得到一個比較好的效果;場景鎖定適合于復雜場景,尤其適合于對一個場景如工廠、廣場等目標。組合跟蹤算法適合目標尺寸、表面、特征等改變很大的場景(如海上艦船)。

5.AVT21是如何控制平臺的?
平臺運動受控于2個可能:在捕獲模式下的手柄操作,以及在自動跟蹤模式下的目標的運動。我們強烈建議在系統設計時將平臺的控制統一由AVT21處理,這樣可以實現捕獲模式和跟蹤模式的平滑過渡,避免進入跟蹤時平臺運動出現突變,因為進入跟蹤時的平臺運動參數初值就是捕獲模式下的運動參數。

6.AVT21圖像的旋轉縮放平移功能有何意義?
圖像的旋轉縮放平移主要是用于補償攝像機的安裝位置,以便符合人的觀察習慣,或者放大圖像。例如安裝在平臺上的攝像機由于安裝造成圖像顛倒,這樣就可以使用這個功能把圖像旋轉180度就可以獲得符合習慣的圖像了。

7.在跟蹤系統中,如何使用電子穩像功能?
電子穩像功能是為了消除由于攝像機的機械抖動而造成的視頻抖動。由于穩像算法需要對圖像進行平移縮放旋轉等處理,所以,我們不建議先穩像后跟蹤,而是強烈建議先跟蹤后穩像。

8.AVT21是如何實現對可切換視場傳感器的支持?
不同的視場,其靶心位置會不一樣,另外平臺PID控制參數的比例部分也應該有所調整,視場的切換可能需要一定的時間。用戶應該為AVT21提供這些信息,這樣當進行視場切換的時候,AVT會自動切換靶心位置以及自動調整PID控制參數,另外在切換的過程中保持一定的慣性跟蹤時間,從而實現不退跟蹤狀態就可以切換視場。

9.AVT21是如何實現對連續ZOOM傳感器的支持?
將若干個ZOOM值(最低、最高、以及若干中間值)對應的靶心位置參數按大小順序存入AVT21中,形成一個線性查找表,那么AVT21會根據當前的ZOOM值,通過線性插值方式獲得靶心位置,來實現對連續ZOOM傳感器的支持。這就是所謂的動態靶心的概念。

10.能解釋一下場景鎖定算法?
場景鎖定跟蹤算法不是跟蹤一個特定的目標,而是跟蹤一個感興趣的區域,這個區域的大小和位置可以設置,感興趣區域不是捕獲窗口,也不是跟蹤窗口。場景鎖定算法自動計算和標定感興趣區域的特征點。瞄準點初始化到跟蹤啟動時的靶心位置,算法連續跟蹤和報告感興趣區域這個點的位置,十字線指示這個瞄準點位置,在跟蹤過程中,用戶可以通過操作手柄精確地修改瞄準點的位置。這樣就實現了對一個區域的跟蹤。

11.多目標跟蹤是什么意思?
所謂多目標跟蹤算法就是在跟蹤過程中,AVT21不僅報告主目標的位置信息,而且會報告其它輔助目標的位置信息供系統使用,從而可以實現對多個目標的同時跟蹤,這就是多目標跟蹤的涵義。

12.圖像預處理的意義是什么?
預處理的目的是抑制背景對目標的干擾,突出目標,從而提高跟蹤的穩定性,有三類預處理方法:正極性(白熱增強)、負極性(黑熱增強)、雙極性。預處理的預制可以人工設置也可以自動計算。

13.使用AVT21的OSD功能可以實現公司LOG的疊加么?
AVT21支持標準的文本、自定義的文本、圖形、圖片、文字。所以用戶可以在屏幕上疊加任何文字(包括漢字)、圖片、圖形。OSD并不會影響AVT21處理的實時性。

14.AVT21跟蹤窗口可以自適應目標尺寸的變化么?
除了場景鎖定跟蹤算法外,所有跟蹤算法的跟蹤窗口都可以自動選擇,而且對于質心類算法,在跟蹤過程中還可以自動依據目標尺寸的變化,自動調整窗口尺寸。

15.AVT21可以依據哪些特征來自動檢測目標?
AVT21可以自動檢測目標,被認為是目標的約束條件用戶是可以設置的,這些條件是:目標的灰度、目標的尺寸、目標的外形比例、目標的運動速度、目標的運動方向。獲取目標的可靠性取決于約束條件的好壞,因為AVT正是依據這些條件將目標從背景中區分開。其實在很多情況下,目標能夠通過其灰度來區分,因為目標一般比環境更亮或更暗。

16.捕獲和跟蹤兩個過程的算法選擇有什么關聯么?
在捕獲過程中,有個很重要的作用就是為自動跟蹤準備好初始化參數,如模板的一些特征:灰度、尺寸、運動方向、速度等等。因此捕獲算法與其后的跟蹤算法密切相關,質心捕獲算法可以配合質心、多目標、相關、相位相關或組合跟蹤算法;相關捕獲算法可以配合相關、相位相關和組合跟蹤算法;邊緣捕獲算法可以配合相關、邊緣、相位相關或組合跟蹤算法;多目標捕獲算法可配合質心、多目標、邊緣、相關、相位相關或組合跟蹤算法;移動目標檢測捕獲算法可以配合質心、多目標、邊緣、相關、相位相關或組合跟蹤算法;相位相關捕獲算法可以配合相位相關或組合跟蹤算法;場景鎖定捕獲算法可以場景鎖定跟蹤算法。

17.在跟蹤過程中目標發生丟失,AVT21是怎么處理的?
在跟蹤鎖定過程中,會檢測目標是否發生了丟失(如遮擋等),如果發生丟失,AVT21會自動進入中斷鎖定狀態,在此狀態下,跟蹤器會保持平臺以慣性方式繼續運動,并不斷檢測目標是否重新出現,如果在規定的時間內目標出現則繼續跟蹤,否則退出跟蹤,進入目標捕獲模式。

18.利用AVT21構建一個光電跟蹤系統,需要用戶做些什么工作?
AVT21全面解決了光電跟蹤系統所需要的各種算法和技術,如:目標捕獲算法、目標跟蹤算法、平臺的控制算法、OSD、電子穩像、圖像縮放旋轉平移等。這樣用戶就可以把精力集中在系統功能的設計方面。對AVT21只需進行適當的配置就可以了。在硬件方面,用戶需要一個控制器與AVT21交互信息,控制AVT21工作方式、將手柄數據送給AVT21、從AVT21獲得平臺運動參數來控制平臺運動等。這個控制器可以是簡單的硬件(如單片機、ARM等),也可以是一個PC機等設備。控制器通過串口與AVT21交互信息。

19.為了更好地跟蹤,還需要給AVT21提供哪些信息?
AVT21應用到任何一個系統,總是期望能給AVT21提供盡可能多的信息,比如:傳感器的視場信息、平臺的LOS信息、手柄位置信息等。提供給AVT21的信息越多,系統的跟蹤性能會越好。

20.AVT21的配置參數很多,使用起來是不是很麻煩?
盡管AVT21的配置參數有上百個,但是大部分默認的缺省參數就已經是最優的參數,無需修改。用戶僅需對必須配置的參數加以配置,比如傳感器的信息、平臺控制的PID參數、手柄控制整形參數、OSD信息等。

21.在室內,拿一個攝像機對準目標,然后用手移動攝像機。通過此試驗來測試AVT21的跟蹤性能,發現目標有時會出現丟失現象,這是不是說明AVT21跟蹤性能不是很好么?
其實這種實驗方式與真實的跟蹤場景完全不同,這種試驗攝像機距離目標很近,攝像機的輕微運動會導致目標在圖像中大幅度運動,且這種運動無規律可言,可能會造成目標的丟失。AVT21是基于對目標運動規律的預測來進行跟蹤的,而不是簡單的模板匹配,而真實場景中的目標運動都是有規律的,如飛機、車輛、艦船等的運動。其運動規律都是可以很好地被預測。所以,在這種場景下,AVT21會表現出優異的跟蹤性能,這一點已經被大量應用所證實,也就是說AVT21這種跟蹤算法設計理念是符合客觀實際的。因此,我們說手持攝像機來測試AVT21的跟蹤性能,這種試驗并不能真實反映AVT21的跟蹤性能。
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