【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機器視覺與目標跟蹤，具體涉及一種基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法。
技術介紹
1、隨著低空經濟的迅猛發展，無人機和高空攝像頭在安防監控、農業監測和災害救援等多個領域的應用日益廣泛，發揮著重要作用。無人機能夠高效、靈活地采集大范圍的實時數據，為各類任務提供有力支持。然而，在高空和廣域場景中進行目標跟蹤時，傳統的固定焦距或有限變焦相機常常無法有效應對目標距離和運動的變化，獲取的目標尺寸通常較小且紋理細節稀少，這使得捕捉其豐富特征變得困難，從而給視覺檢測帶來了挑戰。尤其在動態場景中，目標的遠近和大小不斷變化，確保目標的清晰度和細節成為技術實現中的一大難點。
技術實現思路
1、本專利技術為了克服以上技術的不足，提供了一種根據目標域相機的實時相對距離和視場角度變化動態調整焦距的方法。
2、本專利技術克服其技術問題所采用的技術方案是：
3、一種基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，包括：
4、s1.云臺相機對目標進行檢測，得到框選目標的目標邊界框；
5、s2.判斷云臺相機拍攝的畫面中心是否在目標邊界框內，如果是，則執行步驟s3，如果否，則調整云臺相機的俯仰角及偏航角直至云臺相機拍攝的畫面中心在目標邊界框內；
6、s3.云臺相機按照焦距縮放系數zoom列表中的焦距值進行逐級變焦并記錄目標的檢測幀信息；
7、s4.根據目標的檢測幀信息計算得到目標靜態時的最佳縮放焦距best_zoom；
8、s
9、s6.根據目標的真實長度r計算得到目標動態的最佳焦距l′。
10、進一步的，步驟s1中若云臺相機安裝在無人機上，則無人機進入懸停模式。
11、進一步的，步驟s1中使用yolov8及reid模型對云臺相機拍攝的畫面進行目標檢測和特征匹配，得到框選目標的目標邊界框，完成鎖定目標。
12、優選的，步驟s1中云臺相機的初始焦距縮放系數zoom＝1.0。
13、進一步的，步驟s2包括如下步驟：
14、s2-1.通過公式center_image＝(w/2,h/2)計算得到云臺相機拍攝的畫面的中心點坐標center_image，式中w為云臺相機拍攝的畫面的寬，h為云臺相機拍攝的畫面的高；
15、s2-2.通過公式center_box＝(w/2,h/2)計算得到目標邊界框的中心點坐標center_box，式中w＝x2-x1，h＝y2-y1，x1為目標邊界框左上角的橫坐標，y1為目標邊界框左上角的縱坐標，x2為目標邊界框右下角的橫坐標，y2為目標邊界框右下角的縱坐標；
16、s2-3.如果云臺相機拍攝的畫面的中心點坐標center_image與目標邊界框的中心點坐標center_box相重合則判定為云臺相機拍攝的畫面中心在目標邊界框內。進一步的，步驟s3包括如下步驟：
17、s3-1.遍歷云臺相機廠家提供的焦距縮放系數zoom列表索引值，云臺相機按照焦距縮放系數zoom列表中的對應的焦距值進行逐級變焦，第i次變焦的焦距縮放系數為zi，i∈{1,...,m}，m為云臺相機的焦距總數；
18、s3-2.建立一列表，當云臺相機第i次變焦完成后每間隔nms將目標邊界框的寬度wi、目標邊界框的高度hi、第i次變焦完成后使用yolov8及reid模型對云臺相機拍攝的畫面進行檢測時模型混合置信度pi、第i次變焦的焦距縮放系數zi存儲到列表中；
19、s3-3.選擇列表中第i次變焦完成后的目標邊界框寬度wi、高度hi進行比較，選擇最大值作為目標長邊像素值li。
20、步驟s3-2中，n取值為500，通過公式wi＝x2i-x1i計算得到云臺相機第i次變焦完成后的目標邊界框的寬度wi，式中，x2i為該目標邊界框右下角的橫坐標，x1i為該目標邊界框左上角的橫坐標，通過公式hi＝y2i-y1i計算得到云臺相機第i次變焦完成后的目標邊界框的高度hi，式中，y2i為該目標邊界框右下角的縱坐標，y1i為該目標邊界框左上角的縱坐標。
21、進一步的，步驟s4包括如下步驟：
22、s4-1.通過公式計算得到調和權重pf，式中l1.0為云臺相機在初始焦距縮放系數zoom＝1.0時的目標長邊像素值，lj為云臺相機在第j次變焦完成后的目標長邊像素值，j∈{1,...,m}且j≠1，l為云臺相機拍攝的畫面的圖像長邊像素值；
23、s4-2.通過公式pi′＝pf×pi計算得到云臺相機第i次變焦完成后的調整置信度pi′；
24、s4-3.選擇所有m個調整置信度最大值，調整置信度最大值所對應的云臺相機在第o次變焦完成后的目標長邊像素值lo，o∈{1,...,m}，如果則第o次變焦時的焦距縮放系數作為目標靜態時的最佳縮放焦距best_zoom。
25、進一步的，步驟s5包括如下步驟：
26、s5-1.通過公式dis＝alt/cosθ計算得到云臺相機距離目標的直線距離dis，式中alt為云臺相機到目標的高度，θ＝90°+pitch，pitch為云臺相機的俯仰角度；
27、s5-2.通過公式r＝(lo×r)/l計算得到目標的真實長度r，式中r為圖像長邊的真實長度，r＝tanα×dis，α為云臺相機的視場角，lo/r＝960/r。
28、進一步的，步驟s6包括如下步驟：
29、s6-1.通過公式β＝arctan(r/dis)計算得到云臺相機到目標中心的直線距離與目標的邊長的夾角β；
30、s6-2.通過公式li′＝lo-lbi計算得到第i次變焦完成后目標動態的差值li′，式中lbi＝(si×l)/si，si為第i次變焦完成后目標在云臺相機圖像傳感器中的大小，si＝fi×tanβ，fi為云臺相機第i次變焦的焦距縮放系數為zi時對應的焦距值，si為第i次變焦完成后云臺相機圖像傳感器的大小，si＝fi×tanα，取所有m次目標動態的差值中最小值對應的焦距值作為最佳焦距。
31、本專利技術的有益效果是：通過使用云臺相機，自適應調整目標在畫面中的大小來改變焦距，可以有效利用掛載設備。借助無級變焦優化技術，能夠根據目標與相機之間的實時相對距離和視場角的變化動態調整焦距，從而確保畫面中的目標尺寸與追蹤模型的最佳置信度相匹配。無論目標距離遠近或大小變化，始終保證圖像的清晰度以及目標追蹤的高置信度。該方法無需人為調整鏡頭焦距、無需部署額外的設備，適用于無人機及長焦監控視角下各種視覺檢測場景。
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1.一種基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟S1中若云臺相機安裝在無人機上，則無人機進入懸停模式。
3.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟S1中使用YOLOv8及ReID模型對云臺相機拍攝的畫面進行目標檢測和特征匹配，得到框選目標的目標邊界框，完成鎖定目標。
4.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟S1中云臺相機的初始焦距縮放系數Zoom＝1.0。
5.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟S2包括如下步驟：
6.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟S3包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟S3-2中，N取值為500，通過公式wi＝x2i-x1i計算得到云臺相機第i次變焦完成后的目標邊界框的寬
8.根據權利要求6所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟S4包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟S5包括如下步驟：
10.根據權利要求9所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟S6包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟s1中若云臺相機安裝在無人機上，則無人機進入懸停模式。
3.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟s1中使用yolov8及reid模型對云臺相機拍攝的畫面進行目標檢測和特征匹配，得到框選目標的目標邊界框，完成鎖定目標。
4.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于：步驟s1中云臺相機的初始焦距縮放系數zoom＝1.0。
5.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟s2包括如下步驟：
6.根據權利要求1所述的基于無級變焦的廣域場景最佳焦距尋優方法，其特征在于，步驟s3包括如下...
【專利技術屬性】
技術研發人員：閔萬里，李鑫，田鈿，夏天煜，耿化杰，趙立群，劉海倫，劉冉，
申請(專利權)人：神思電子技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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