运动视觉跟踪的三维虚拟平台设计与实现

运动视觉跟踪的三维虚拟平台设计与实现 摘要由于运动视觉跟踪对象随机性和多样性的特点，使得传统 运动视觉跟踪的三维虚拟平台无法准确还原运动物体跟踪画面，决策误差 较大。因此，构建还原精度与可应用性较高的运动视觉跟踪的三维虚拟平 台。该平台由运动视觉跟踪监测模块、视频处理显示模块、运动视觉三维 转换模块和计算机组成。利用运动视觉跟踪检测模块中的摄像机模拟人 眼，进行运动视觉跟踪，将其转换成三维坐标视频文件。视频处理显示模 块进行三维坐标视频文件的处理和显示工作，将视频文件的编码传输到运 动视觉三维转换模块。运动视觉三维转换模块将视频编码转换成三维虚拟 图像，为使用者提供决策信息。软件给出了非线性跟踪下，三维虚拟画面 的生成流程图，以及AM209mm视频处理器修正运动视觉跟踪画面的算法语 言。实验结果表明，所设计平台具有较高的还原精度与可应用性。 关键词运动视觉跟踪；三维虚拟平台；视频处理器；三维坐标 视频文件 中图分类号TN91134；TP391文献标识码A文章编号 1004373X 2017 02003904 Abstract The traditional 3D virtual plat for the moving vision tracking cant accurately restore the pictures from moving object tracking, may make a bigger decision error because of the randomness and diversity characteristics of moving vision tracking object. Therefore, the 3D moving visual tracking virtual plat with high restoring precision and applicability was built. The plat is composed of moving visual tracking monitoring module, video processing display module, moving visual 3D conversion module and computer. Of vision tracking detection module in The camera in moving the visual tracking monitoring module is utilized to simulate human eye to per the moving visual tracking, and convert the tracking results into a 3D coordinate video files. The video processing display module is used to process and display for 3D coordinate video files, and transmit the codes of video files to the moving visual 3D conversion module. The moving visual 3D conversion module is adopted to convert the video codes into 3D virtual images for providing the user with decisionmaking ination. The 3D flow chart of the virtual image generation in the nonlinear tracking is given by the software. The algorithmic language for correcting the moving visual tracking pictures by AM209mm video processor is offered. The experimental result shows that the plat has high restoring precision and applicability. Keywords moving visual tracking； 3D virtual plat； video processor； 3D coordinate video file 0引言 随着科技水平的不断进步，人们渐渐了解到，在实际生活中人眼所能 观察到的物体运动涵盖了庞大的信息，这些视觉信息能虬锚人们更好的 生活为了将运动视觉信息完整捕捉，为使用者提供更好的决策信 息，科研组织研究出运动视觉跟踪的三维虚拟平台。由于运动视觉跟踪对 象有着随机性和多样性的特点，使得传统运动视觉跟踪的三维虚拟平台无 法准确还原运动物体跟踪画面，决策误差较大［46］。因此，构建出还原 精度与可应用性均高的运动视觉跟踪的三维虚拟平台，已成为科研组织的 重点研究项目。 以往研究的运动视觉跟踪的三维虚拟平台均存在一定的问题，文献［7］ 提出基于自适应视觉服务器的运动视觉跟踪的三维虚拟平台，该平台模拟 了人眼视觉原理，选取合适的坐标点进行运动物体的矩阵运算，运动视觉 跟踪的效果较好。但该平台运算极其复杂，需要大量的人力和时间，开发 难度较大。文献［8］提出在运动视觉跟踪的三维虚拟平台上添加智能传感 器的方法，修正传感器探测到的运动物体初始画面，并进行画面分离的函 数运算。该平台可以预测出运动物体在高速状态下的轨迹参数，供决策者 使用，但平台运行结果的决策误差较大，平台整体的可应用性也不高。文 献［9］提出基于人眼立体坐标系的运动数据跟踪三维虚拟平台，主要分析 运动视觉跟踪画面的灰度值和视觉的极限值，并通过构建立体空间坐标 系，实现三维虚拟画面的转换。该平台的可应用性较高，在各领域的口碑 较好，但开发成本较高，不适合大面积推广。为了解决上述问题， 构建了运动视觉跟踪的三维虚拟平台。实验结果表明，所设计平台拥有较 高的还原精度与可应用性。 1运动视觉跟踪的三维虚拟平台设计 1.1运动视觉跟踪的三维虚拟平台整体设计 运动视觉跟踪的三维虚拟平台由运动视觉跟踪监测模块、视频处理显 示模块、运动视觉三维转换模块和计算机组成，如图1所示。 运动视觉跟踪的三维虚拟平台先进行运动视觉画面的跟踪，并对跟踪 画面进行处理，进而将所采集到的画面还原成虚拟的三维画面。整个过程 均受计算机管控。 1. 2运动视觉跟踪检测模块设计 运动视觉跟踪检测模块的核心组成元件是摄像机，图2是摄像机成像 原理图。 由图2可知，利用“小孔成像”方法构建摄像机的坐标系，模拟人眼 视觉。坐标系给出运动物体的坐标点，坐标点的位置决定了成像的色彩度。 摄像机跟踪运动视觉的方式分为线性跟踪和非