計算機智能視頻監(jiān)控之目標跟蹤的探索與研究

計算機智能視頻監(jiān)控之目的跟蹤的探究與研究計算機智能視頻監(jiān)控之目的跟蹤的探究與研究1概述在人類的活動所涉及的各種信息中，以視覺信息所占是比重最大。人類主要依靠視覺系統(tǒng)來形成記憶。計算機視覺系統(tǒng)便是模擬人類視覺系統(tǒng)的某些功能，用攝像機和電腦代替人眼對目的進展識別、跟蹤、測量，實現(xiàn)計算機對三維景物世界的理解。計算機視覺是計算機科學和人工智能的一個分支，目前既是工程領域也是科學領域里一個極富有挑戰(zhàn)性的研究工程，它的實現(xiàn)，將給相關重要應用領域，如制造業(yè)、醫(yī)療診斷、檢驗以及軍事領域中的智能、自主系統(tǒng)等，帶來質的改變。近三十年來，計算機視覺技術已經獲得了突飛猛進的進展，它的宏大應用前景將使得這種開展勢頭繼續(xù)保持相當長的時期。計算機視覺是通過運用各種成像系統(tǒng)代替人的視覺器官實現(xiàn)成像輸入的，再由計算機來代替大腦完成對視頻圖像的分析和處理。目前有兩種技術途徑可以實現(xiàn)計算機的智能視覺效果，一個是仿生學方法，另一本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理個是工程方法。仿生學是從分析人類視覺入手，通過對人類視覺成因原理的理解，參考人類視覺建立一個計算模型，用計算機系統(tǒng)將所有的過程和結果一一重現(xiàn)。由于這種技術方法目前還有許多難題需要破解，進展非常緩慢，因此更多的考慮采用工程方法。工程方法脫離了人類視覺系統(tǒng)的種種條框，從另一個角度尋找各種可行的技術方法實現(xiàn)計算機的視覺功能。對于人類來講，視覺系統(tǒng)雖然是獲取信息的途徑中占比最大的，但是，其他獲取信息的通道也是必不可少的。在人類的智能系統(tǒng)中，感知行為是通過各個通道分別獲取信息，然后聚集起來，使人類獲得一個全面的感知。每個通道所獲取的信息對于事物的理解或許是不全面的，但是，將所有的信息通道所獲取的信息進展總和后卻是可以得到一個相對完好的認識的。以前所研究的比擬初級的人工智能系統(tǒng)就犯了以偏概全的缺點，希望通過獨立運行一個完美的功能子系統(tǒng)就能獲取所有的信息。為了到達這樣一個目的，不得不去人為施加種種約束條件，或者造一些脫離實際的理想數(shù)據(jù)，結果可想而知。我們在研究計算機視覺系統(tǒng)的可行性方法的時候，也要認識到計算機視覺只是人工智能的一局部，它的功能是不可以孤立實現(xiàn)的，必須結合不同的應用背景，與不同的感知通道互相配合，綜合到達智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)的目的。例如，計算機視覺系統(tǒng)運用在通信中，應與語言通道想配合；在發(fā)現(xiàn)和跟蹤目的的應用中就要注意和激光和超聲波等非視覺技術配合等。目前，關于計算機視覺的理論還不是太完善，但是相關的應用已經先行一步，該文對計算機視覺系統(tǒng)方面的實際運用方面進展了研究。2計算機智能視頻安康概述2.1計算機智能視頻監(jiān)控研究現(xiàn)狀計算機視頻監(jiān)控是通過計算機視覺和圖像處理來完成對目的的一系列監(jiān)控目的，比方運動檢測、運動目的跟蹤、目的分類以及目的行為的描繪與理解等。將這些監(jiān)控目的進一步劃分，其中運動目的的類與跟蹤、運動檢測是近年來視頻監(jiān)控領域里研究較多的工程，也是屬于視覺處理中低級和中級的局部；而高級局部是行為的描繪和理解，這也是業(yè)內近年來較多受到關注的研究熱點，它代表了監(jiān)控行業(yè)將來的開展方向，也是信息產業(yè)的將來開展趨勢。由于它宏大的應用前景，產業(yè)界、學術界和各級管理部門都對它給予了高度重視，其中蘊藏著的宏大商機和所帶來的經濟效益更為人們津津樂道。人們可以運用計算機智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對拍錄到的圖像序列進展自動分析，它特有的計算機視覺和視頻分析技術可以自動完成這個過程，不需要人為進展過多干預。這樣，就可以在很大程度上解決他們正在做什么、他們將會做什么的問題，而后，人們通過進一步的決策推理過程對我們可以采取什么問題的疑問給出答案。目前，社會上發(fā)起的平安城市等大型工程已經給智能視覺系統(tǒng)的應用提供了可供借鑒的方向，同時，還可以擴展到人流量統(tǒng)計、監(jiān)控偷油行為、入侵行為等，這些需要用到智能識別系統(tǒng)的工程都使得人們逐漸對計算機智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)重視起來。2.2計算機智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與運動目的檢測技術目的的運動檢測是一項相當困難的工作，這是因為背景圖像中往往還存在一些動態(tài)變化的影響，如影子、光照、遮擋、混亂干擾以及天氣等。這些因素的干擾使得人們很難將運動變化的區(qū)域從背景圖像中提取出來。直接影響了對目的的分類、跟蹤和行為理解等后期處理。目前，常用了運動目的檢測技術有背景減除、時間差分、Rsenblu等。2.3計算機智能視頻監(jiān)控與運動目的跟蹤技術2.3.1運動分割動態(tài)環(huán)境中捕捉到的運動目的圖像大多受到各種不確定因素的影響，如影子、物體之間或者與環(huán)境之間的遮擋、攝像機的運動、光照條件的變化等，這些都給準確有效的運動分割帶來困難。但是，快速準確的運動分割是一個相當重要的環(huán)節(jié)。就拿影子的干擾來說，假設是影子與與檢測目的別離，容易引起誤會，將影子誤認為是場景中的目的；假設是影子與目的相連，那么會扭曲了目的的形狀，使得基于形狀的目的識別方法不再可靠。目前主要采用的是背景減除法，這種方法的適用范圍有限。人們目前還沒有找到對于任何復雜環(huán)境中的動態(tài)變化均有適應性的處理模型。研究者們試著運用時空統(tǒng)計的方法構建自適應的背景模型，也許對于那些不受限于環(huán)境的運動分割而言是個好方法。2.3.2目的跟蹤的分類2.3.2.1根據(jù)目的跟蹤與目的檢測的時間關系可分為三類一是先檢測后跟蹤，而是先跟蹤后檢測，三是邊檢測邊跟蹤。2.3.2.2根據(jù)目的跟蹤的所采取的策略來分，有3Ｄ和2Ｄ兩種3D的方法是在一個由基于坐標系構筑的三維立體世界內進目的進展跟蹤，2D那么是在一個二維平面內對目的進展鎖定跟蹤。2D的方法所需處理的數(shù)據(jù)較少，跟蹤操作速度較快，但是，對于遮擋問題無能為力。2.3.3跟蹤方法細分2.3.3.1基于特征的跟蹤方法不管是剛體運動還是非剛體運動，在一序列圖像中，相鄰的兩幀圖像中，由于采樣時間間隔非常短，在視覺上差異微小，可以認為是這些個體特征在形式上具有平滑性。2.3.3.2基于主動輪廓的跟蹤方法用參數(shù)表示輪廓線，運用目的的邊緣特征提供運動方式、物體形狀之外的其他目的信息。2.3.3.3基于運動估計的跟蹤方法運用運動估計技術對目的進展分割和跟蹤是一種常用的做法。2.4圖像標定由目的在圖像坐標系下的坐標來求得在世界坐標系下的坐標，稱之為圖像標定。通常是根據(jù)攝像機的內外參數(shù)來實現(xiàn)的，簡稱為攝像機標定。這種方法中，需要注意的是攝像機所得到的圖像投影容易受到幾何形變的影響，這樣在建模的時候，導致精度不夠。像平面與所拍攝的物平面上的兩條平行線，在圖像上就可能是兩條相交的直線。一個勻速運動人，想要在圖像坐標系下計算出其速度。但是，在近間隔拍攝時，測得的速度快，遠間隔拍攝的時候，測出的速度慢。在進展目的跟蹤之前，對目的進展良好的圖像標定，可以使目的的動態(tài)特性建模效果更加準確。2.5計算機智能視頻監(jiān)控技術難點數(shù)字化、智能化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的將來開展趨勢。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)智能化還需面對許多問題，這些問題大多源于計算機視覺技術方面。2.5.1從實際情況來看視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要面對一個非常復雜且不斷變化的應用環(huán)境，這給計算機視覺技術的應用帶來了更高的要求，要求可以自動、連續(xù)地工作，才能將目的從復雜環(huán)境下的別離、構造出來，從而進一步完成其他分析工作。2.5.2其次，運動目的本身具有多樣性的特征如何使這些目的擺脫客觀環(huán)境的限制，將目的的變化區(qū)域從背景圖像中提取出來，從而目的進展運動分析、分類，尤其是對非剛性目的運動進展跟蹤、行為理解還是相當困難的，這也是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)領域里近年來研究的重點。2.5.3假設是監(jiān)控的范圍擴大，就需要大量的攝像機進展協(xié)同工作但是，實現(xiàn)多臺攝像機對運動目的連續(xù)、一致的視覺分析還非容易之事。2.5.4目前該領域內還產生了建立視頻數(shù)據(jù)庫的想法系統(tǒng)通過這樣的方法實現(xiàn)海量視頻信息的存儲、檢索和查詢，這方面也是近年來研究的熱點，目前還處于起步階段。間隔視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化目的還有相當長的路要走。2.6計算機智能視頻監(jiān)控應用前景展望2.6.1人數(shù)統(tǒng)計在許多人流量大的地方都有人流量統(tǒng)計的需求，如火車站、廣場等。這時候目的以人頭為根本計算單位，對人頭的檢測和跟蹤是主要技術要求。實際上這種檢測輪廓非常重要。2.6.2車流量統(tǒng)計在許多路口，交通部門對車流量也需要有個大概統(tǒng)計，許多地方的車流量可以通過其他檢測手段檢測，視頻圖像是最快和較為準確的一種方式。2.6.3遺留物檢測自911事件發(fā)生以來，全球對于公共平安的意識日益重視，各國紛紛采取多種措施防范恐懼主義襲擊，例如加強出入口管制、隨身行李檢查、增加警備人員數(shù)目、追蹤可疑人士的行徑等。其中，監(jiān)控系統(tǒng)扮演了非常重要的角色，特別是在車站、機嘗大型商場等人口密集的地區(qū)，一旦發(fā)生炸彈引爆等惡意襲擊事件，后果不堪設想。為了及早防范，監(jiān)控系統(tǒng)需要采用具備遺留物偵測的智能分析系統(tǒng)，對可疑滯留物品實行及時通報和處理。另外，遺留物偵測也可以用來解決自動提款機〔AT〕的平安問題。部份不法份子會在AT加設卡片閱讀機或貼上誤導性信息，到達騙取錢財?shù)哪康?，設置遺留物偵測系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)這些非法架設的物品。遺留物偵測還可以用于偵測遺規(guī)泊車的情形，結合車牌辨識系統(tǒng)更可到達全自動的智能化執(zhí)法。一旦發(fā)現(xiàn)制止停車區(qū)域有車輛停留，便會觸發(fā)遺留物警報訊號，并啟動車牌辨識器記錄違規(guī)停泊車輛的車牌號碼，大大降低交通執(zhí)法人員的工作量和運作本錢。2.6.4遺失物檢測在博物館或公共展覽廳貴重物品失竊的情形時有發(fā)生，單純依靠錄像做事后處理的消極性做法往往不能解決問題，假如在物品遭竊的瞬間就能馬上發(fā)現(xiàn)對于防范事件有相當重要的作用。遺失物偵測的作用是可以偵測到畫面上物品被移走或是偷走的情形，及時發(fā)出警報，同時也能自動分辨出對象屬于遺留物還是遺失物。但這類檢測對同色物體的分辨分析運算才能有很高的要求，同時對硬件的配套布置也有很嚴格的要求。當攝影機被挪動或是畫面被遮蔽時會造成場景變化，偵測器便可以根據(jù)這種情況判斷攝影機異常并發(fā)出警報。這種應用更加廣泛。通產的挪動檢測都屬于此范疇。在實際應用場景中，日光對監(jiān)控的影響較大，一般要防止逆光。3完畢語綜上所述，目的跟蹤有非常廣泛的應用市場需求，我國還處于起步階段，研發(fā)出具有自主知識產權的、穩(wěn)定可靠、技術先進、節(jié)約本錢等特點的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效填補國內空白。隨著技術的成熟，硬件的推陳出新，應用產品的大幅降價，使得應用范圍不斷擴大，將來這方面會有更好的前景，使之成為一個能帶動相關產業(yè)集體開展的一個新型產業(yè)。3.1對經濟開展的作用良好的市場前景會促進企業(yè)在該產業(yè)的科技力量投入，有力促進了智能監(jiān)控技術革新，使得企業(yè)進入了經濟開展的快車道，同時帶動了電子產業(yè)及相關企業(yè)的技術革新及經