双摄像机协同视频监控系统的研究

摘要

在人们生活水平日益提高的当今社会，对视频监控系统的要求也越来越高，各种行业领域都增强了安全防护意识，无疑双摄像机视频监控成为了一种安防有效的手段。针对在不需要人为干预的情况下摄像机拍摄的图像能够对运动目标进行自主的分析，提出了一种基于DE-2开发板的双摄像机协同跟踪系统的设计，主要利用全景摄像机和智能高速球机(PTZ）组合的方式，有效地对布控场景进行实时监控。本文的研究工作主要分为以下几个内容。
　　在运动目标检测方面，本文分别比较了相邻帧间差分法、三帧差法、自适应背景差以及混合高斯背景四种算法并且实现了各自的仿真结果，通过实验对比的方法，来判断各自算法的优劣性从而从算法上提高了整个系统的运算效率;在目标跟踪方面，本文对基于Mean shift算法、卡尔曼滤波算法的目标跟踪过程进行了详细的推导与论述，给出了Mean Shift算法的实验结果及分析以及卡尔曼算法解决了目标在快速运动的情况下跟踪失败的问题展示了该算法的优越性。
　　在双摄像机协同跟踪方面，该系统的搭建主要有以下几点:全景摄像机和智能高速球机通过视频线连接到音视频采集卡，对采集的图像、录制的视频进行传输、存储;智能高速球机通过485通信总线连接到视频跟踪服务器，实现对球机云台的全方位控制;通过VGA线连接显示器与视频服务器，可以将双摄像机的监控画面实时地显示出来;同时，利用交换机设备，将多台PC和视频跟踪服务器设置在同一网段，可以实现本系统拍摄画面的共享。本系统在实现目标区域内动态目标的检测与跟踪方面有较好的效果，借鉴了若干已有的成功案例，在硬件的设计和软件的编写方面有不同程度的创新。
　　最终，通过该系统实现验证分析，本双摄像机协同跟踪系统在实际的生产生活中是一种可选的智能跟踪监控系统，有一定的实用性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 视频监控系统的发展

1．3 双摄像机视频监控系统组成和现状

1．3．1 一般双摄像机视频监控系统组成

1．3．2 目标检测技术

1．3．3 目标跟踪技术

1．3．4 双摄像机协同技术

1．4 本文的工作内容

第二章 运动目标检测技术

2．1 运动目标检测技术概述

2．2 帧差法

2．2．1 相邻帧间差法

2．2．2 三帧差分法

2．3 背景减除法

2．3．1 背景差

2．3．2 混合高斯模型背景差

2．4 仿真结果分析

2．4．1 帧间差分法的仿真与实现

2．4．2 背景减除法的仿真与实现

2．5 小结

第三章 运动目标跟踪技术

3．1 基于Mean shift的目标跟踪

3．1．1 Mean shift算法概述

3．1．2 Mean shift算法实现步骤

3．2 基于卡尔曼滤波器的目标跟踪

3．2．1 卡尔曼滤波器理论

3．2．2 Kalman滤波器的计算原型

3．2．3 卡尔曼滤波器的算法实现

3．3 算法仿真实验

3．3．1 Mean shift算法实验结果

3．3．2 卡尔曼算法实验结果

3．3．3 结果分析

3．4 小节

第四章 基于DE-2板的双摄像机协同跟踪

4．1 协同跟踪系统架构

4．2 系统硬件及原理图

4．2．1 图像采集模块

4．2．2 图像数据存储

4．2．3 数据存储及传输

4．2．4 电机控制

4．3 双摄像头协同跟踪

4．3．1 建立查找表标定双摄像机

4．3．2 PTZ摄像机对目标缩放观察

4．3．3 PTZ摄像机自主获取运动目标

4．4 系统定标及功能测试分析

4．4．1 系统定标

4．4．2 系统功能测试与分析

4．5 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简介