智能视频监控系统中目标跟踪关键技术研究及系统研制

摘要

随着科学技术的发展，社会对安防体系的要求不断提升，尤其是全国各大城市“建设平安城市”口号的提出，给视频监控行业注入了强劲的生命力。智能视频监控技术作为视频监控的发展方向，具有重要的学术意义和广阔的市场前景。
　　 本文针对智能视频监控系统中目标跟踪及其相关技术进行研究。主要探索并解决当前跟踪领域复杂背景和光照突变影响的难题，并对实验室已有的运动目标检测成果进行改进，最终在智能视频监控系统中实现了周界监控、区域逆行检测、绊线检测、联动跟踪等一系列功能。论文在智能视频监控系统中目标跟踪算法研究及系统研制方面所做的主要工作有：
　　 ①在对典型的目标跟踪算法深入研究的基础上，提出了一种新的目标跟踪算法。该算法的特点是引入更符合人眼视觉感知特性的HSV颜色空间非均匀量化概念；建立了目标颜色空间直方图，所提取得到的颜色特征兼顾到了目标的颜色的空间分布信息；建立了背景的空间颜色分布模型，引入了用背景的特征剔除伪前景像素的干扰的思想；融合了粒子滤波目标跟踪算法框架，采用二阶动态自回归模型，实现了由粗到细的目标定位。实验表明，论文研究的算法不仅能够解决光照突变的问题，而且增强了目标跟踪的鲁棒性。
　　 ②对实验室已有的运动目标检测算法进行了改进，通过建立高效的背景更新模型，利用自定义形态学算子，并结合围界设置技术，实现了周界监控功能，然后通过对算法和程序的优化，保证了四路D1视频进行智能分析的实时性；同时在实现的运动目标检测技术基础上，提出并实现了区域目标逆行检测的分析方法：最后结合论文中构建的目标跨线模型，解决了单向绊线检测的实时性问题。
　　 ③建立一种基于PTZ摄像机的云台控制模型，结合论文提出的目标跟踪算法，实现了PTZ摄像机对目标的主动跟踪功能；设计了一种多摄像机目标交接方案，采用并行处理的思想，将目标跟踪与运动目标检测结合起来，成功地实现了多摄像机之间的联动跟踪功能。
　　 ④完成了智能视频分析程序模块，该模块支持二次开发利用，主要功能包括周界监控、区域逆行检测、绊线检测、多摄像机联动跟踪以及围界设置技术等。在两年的课题研究中，参与并实现两套智能视频监控系统，目前分别稳定可靠地运行在重庆市轨道交通轻轨三号牛角沱站和重庆市江北吉安园小区。