AVT21自动视频跟踪模块
问与答


1.AVT21就是一个视频目标取差器么?
传统的光电跟踪系统的设计思想就是通过视频跟踪器计算出目标位置与靶心位置的偏差,然后将这个偏差送给伺服系统控制平台的运动实现对目标的跟踪。所以我们经常把跟踪器称为取差器这种将目标的检测和平台控制割裂开的设计思路存在一些很难解决的缺陷,如:如何实现平台由手动控制到自动跟踪控制的平顺过渡;目标发生丢失后目标的再捕获以及这个过程的平台控制方法;如何使系统自动适应传感器视场参数的改变对跟踪算法以及对平台控制的影响等等。AVT21综合考虑目标的捕获、目标的跟踪、平台的控制、传感器视场变化对各个环节的影响等诸多过程内在关联关系,从系统角度解决了这些问题,使得跟踪系统的跟踪稳定性大大提高。所以,AVT21不是简单的目标取差器,而是光电系统自动视频跟踪的完整解决方案。

2.AVT21就是各种算法的简单堆积?
AVT21提供了自动视频跟踪系统所需要的各种算法,并使用虚拟设备的概念将各过程的算法有机地链接到一起,从而构成一个完整的光电系统自动视频跟踪完整解决方案,并不是各种算法的简单堆积。

3.AVT21内置哪些跟踪算法?
AVT21内置如下跟踪算法:质心跟踪、相关跟踪、相位相关跟踪、边缘跟踪、多目标跟踪、场景锁定跟踪、组合跟踪算法。AVT21的跟踪算法并不是简单的模板匹配,而是基于一种优化的运动预测算法来实现对目标的跟踪,因为大部分目标的运动都是有规律的:比如飞机、车辆、舰船等的运动。这种基于运动预测的跟踪算法使得AVT21跟踪器具有更好的对不同场景的普适性和跟踪稳定性。

4.对不同的场景,如何选择跟踪算法?
一般来说,质心跟踪算法适合于目标的灰度信息突出,背景单纯,如空中目标;相关跟踪算法适合于目标变化不是很大的目标;边缘跟踪算法适合于有一个或多个确定的边缘而同时又具有不确定的边缘的目标,如火箭发射;多目标跟踪算法适合于复杂环境下的小目标;相位相关是非常通用的算法,在复杂环境下(如地面车辆)会得到一个比较好的效果;场景锁定适合于复杂场景,尤其适合于对一个场景如工厂、广场等目标。组合跟踪算法适合目标尺寸、表面、特征等改变很大的场景(如海上舰船)。

5.AVT21是如何控制平台的?
平台运动受控于2个可能:在捕获模式下的手柄操作,以及在自动跟踪模式下的目标的运动。我们强烈建议在系统设计时将平台的控制统一由AVT21处理,这样可以实现捕获模式和跟踪模式的平滑过渡,避免进入跟踪时平台运动出现突变,因为进入跟踪时的平台运动参数初值就是捕获模式下的运动参数。

6.AVT21图像的旋转缩放平移功能有何意义?
图像的旋转缩放平移主要是用于补偿摄像机的安装位置,以便符合人的观察习惯,或者放大图像。例如安装在平台上的摄像机由于安装造成图像颠倒,这样就可以使用这个功能把图像旋转180度就可以获得符合习惯的图像了。

7.在跟踪系统中,如何使用电子稳像功能?
电子稳像功能是为了消除由于摄像机的机械抖动而造成的视频抖动。由于稳像算法需要对图像进行平移缩放旋转等处理,所以,我们不建议先稳像后跟踪,而是强烈建议先跟踪后稳像。

8.AVT21是如何实现对可切换视场传感器的支持?
不同的视场,其靶心位置会不一样,另外平台PID控制参数的比例部分也应该有所调整,视场的切换可能需要一定的时间。用户应该为AVT21提供这些信息,这样当进行视场切换的时候,AVT会自动切换靶心位置以及自动调整PID控制参数,另外在切换的过程中保持一定的惯性跟踪时间,从而实现不退跟踪状态就可以切换视场。

9.AVT21是如何实现对连续ZOOM传感器的支持?
将若干个ZOOM值(最低、最高、以及若干中间值)对应的靶心位置参数按大小顺序存入AVT21中,形成一个线性查找表,那么AVT21会根据当前的ZOOM值,通过线性插值方式获得靶心位置,来实现对连续ZOOM传感器的支持。这就是所谓的动态靶心的概念。

10.能解释一下场景锁定算法?
场景锁定跟踪算法不是跟踪一个特定的目标,而是跟踪一个感兴趣的区域,这个区域的大小和位置可以设置,感兴趣区域不是捕获窗口,也不是跟踪窗口。场景锁定算法自动计算和标定感兴趣区域的特征点。瞄准点初始化到跟踪启动时的靶心位置,算法连续跟踪和报告感兴趣区域这个点的位置,十字线指示这个瞄准点位置,在跟踪过程中,用户可以通过操作手柄精确地修改瞄准点的位置。这样就实现了对一个区域的跟踪。

11.多目标跟踪是什么意思?
所谓多目标跟踪算法就是在跟踪过程中,AVT21不仅报告主目标的位置信息,而且会报告其它辅助目标的位置信息供系统使用,从而可以实现对多个目标的同时跟踪,这就是多目标跟踪的涵义。

12.图像预处理的意义是什么?
预处理的目的是抑制背景对目标的干扰,突出目标,从而提高跟踪的稳定性,有三类预处理方法:正极性(白热增强)、负极性(黑热增强)、双极性。预处理的预制可以人工设置也可以自动计算。

13.使用AVT21的OSD功能可以实现公司LOG的叠加么?
AVT21支持标准的文本、自定义的文本、图形、图片、文字。所以用户可以在屏幕上叠加任何文字(包括汉字)、图片、图形。OSD并不会影响AVT21处理的实时性。

14.AVT21跟踪窗口可以自适应目标尺寸的变化么?
除了场景锁定跟踪算法外,所有跟踪算法的跟踪窗口都可以自动选择,而且对于质心类算法,在跟踪过程中还可以自动依据目标尺寸的变化,自动调整窗口尺寸。

15.AVT21可以依据哪些特征来自动检测目标?
AVT21可以自动检测目标,被认为是目标的约束条件用户是可以设置的,这些条件是:目标的灰度、目标的尺寸、目标的外形比例、目标的运动速度、目标的运动方向。获取目标的可靠性取决于约束条件的好坏,因为AVT正是依据这些条件将目标从背景中区分开。其实在很多情况下,目标能够通过其灰度来区分,因为目标一般比环境更亮或更暗。

16.捕获和跟踪两个过程的算法选择有什么关联么?
在捕获过程中,有个很重要的作用就是为自动跟踪准备好初始化参数,如模板的一些特征:灰度、尺寸、运动方向、速度等等。因此捕获算法与其后的跟踪算法密切相关,质心捕获算法可以配合质心、多目标、相关、相位相关或组合跟踪算法;相关捕获算法可以配合相关、相位相关和组合跟踪算法;边缘捕获算法可以配合相关、边缘、相位相关或组合跟踪算法;多目标捕获算法可配合质心、多目标、边缘、相关、相位相关或组合跟踪算法;移动目标检测捕获算法可以配合质心、多目标、边缘、相关、相位相关或组合跟踪算法;相位相关捕获算法可以配合相位相关或组合跟踪算法;场景锁定捕获算法可以场景锁定跟踪算法。

17.在跟踪过程中目标发生丢失,AVT21是怎么处理的?
在跟踪锁定过程中,会检测目标是否发生了丢失(如遮挡等),如果发生丢失,AVT21会自动进入中断锁定状态,在此状态下,跟踪器会保持平台以惯性方式继续运动,并不断检测目标是否重新出现,如果在规定的时间内目标出现则继续跟踪,否则退出跟踪,进入目标捕获模式。

18.利用AVT21构建一个光电跟踪系统,需要用户做些什么工作?
AVT21全面解决了光电跟踪系统所需要的各种算法和技术,如:目标捕获算法、目标跟踪算法、平台的控制算法、OSD、电子稳像、图像缩放旋转平移等。这样用户就可以把精力集中在系统功能的设计方面。对AVT21只需进行适当的配置就可以了。在硬件方面,用户需要一个控制器与AVT21交互信息,控制AVT21工作方式、将手柄数据送给AVT21、从AVT21获得平台运动参数来控制平台运动等。这个控制器可以是简单的硬件(如单片机、ARM等),也可以是一个PC机等设备。控制器通过串口与AVT21交互信息。

19.为了更好地跟踪,还需要给AVT21提供哪些信息?
AVT21应用到任何一个系统,总是期望能给AVT21提供尽可能多的信息,比如:传感器的视场信息、平台的LOS信息、手柄位置信息等。提供给AVT21的信息越多,系统的跟踪性能会越好。

20.AVT21的配置参数很多,使用起来是不是很麻烦?
尽管AVT21的配置参数有上百个,但是大部分默认的缺省参数就已经是最优的参数,无需修改。用户仅需对必须配置的参数加以配置,比如传感器的信息、平台控制的PID参数、手柄控制整形参数、OSD信息等。

21.在室内,拿一个摄像机对准目标,然后用手移动摄像机。通过此试验来测试AVT21的跟踪性能,发现目标有时会出现丢失现象,这是不是说明AVT21跟踪性能不是很好么?
其实这种实验方式与真实的跟踪场景完全不同,这种试验摄像机距离目标很近,摄像机的轻微运动会导致目标在图像中大幅度运动,且这种运动无规律可言,可能会造成目标的丢失。AVT21是基于对目标运动规律的预测来进行跟踪的,而不是简单的模板匹配,而真实场景中的目标运动都是有规律的,如飞机、车辆、舰船等的运动。其运动规律都是可以很好地被预测。所以,在这种场景下,AVT21会表现出优异的跟踪性能,这一点已经被大量应用所证实,也就是说AVT21这种跟踪算法设计理念是符合客观实际的。因此,我们说手持摄像机来测试AVT21的跟踪性能,这种试验并不能真实反映AVT21的跟踪性能。