關(guān)于目標(biāo)自動(dòng)跟蹤智能攝像機(jī)的探討

關(guān)于目標(biāo)自動(dòng)跟蹤智能攝像機(jī)的探討【摘要】：智能一體化球型攝像機(jī)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,而目標(biāo)檢測(cè)與自動(dòng)跟蹤逐漸成為球型攝像機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展方向。本文實(shí)現(xiàn)了智能球型攝像機(jī)控制系統(tǒng)軟件功能,并在PC上實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)檢測(cè),在此基礎(chǔ)上將檢測(cè)到的目標(biāo)信息處理后通過PC串口發(fā)送給球型攝像機(jī),球型攝像機(jī)控制云臺(tái)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤.以自動(dòng)跟蹤為特點(diǎn)的球型攝像機(jī)被譽(yù)為“解放人力的運(yùn)動(dòng)的跟蹤技術(shù)”，采用這種攝像機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)可以智能地探測(cè)、跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤、錄像、報(bào)警，徹底改變了視頻監(jiān)控系統(tǒng)只能作為輔助系統(tǒng)的局面?！娟P(guān)鍵詞】智能球形攝像機(jī)；目標(biāo)檢測(cè)；自動(dòng)跟蹤一、概述智能追蹤高速球型攝像機(jī)是專為IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的.搭載新一代電子活動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全方位無盲點(diǎn)監(jiān)控.代表新一代安防監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展潮流。集成了全天候防護(hù)罩、云臺(tái)和數(shù)字解碼器及多種變焦功能的彩色／黑白一體化攝像機(jī)。全天候防護(hù)罩符合國際標(biāo)準(zhǔn)IP66防護(hù)等級(jí)，內(nèi)置自動(dòng)恒溫裝置。可適用于惡劣環(huán)境，安裝方式采用吊裝或壁裝。球機(jī)可在水平方向?qū)崿F(xiàn)360°無限位旋轉(zhuǎn)，垂直方向180°旋轉(zhuǎn)。智能追蹤高速球型攝像機(jī)支持自動(dòng)追蹤、定時(shí)追蹤、越界追蹤、報(bào)警追蹤四種追蹤模式的設(shè)置。也支持手動(dòng)追蹤模式。用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行靈活編排。智能追蹤高速球型攝像機(jī)支持系統(tǒng)接力追蹤，當(dāng)某個(gè)智能追蹤球的活動(dòng)目標(biāo)逃離當(dāng)前追蹤畫面，系統(tǒng)自動(dòng)通知附近路線的智能追蹤球啟動(dòng)追蹤模式或者通知周圍的普通攝像機(jī)啟動(dòng)活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)功能。從而實(shí)現(xiàn)了球機(jī)到球機(jī)、球機(jī)到槍機(jī)、槍機(jī)到球機(jī)、槍機(jī)到球機(jī)的智能接力追蹤。同時(shí)智能追蹤高速球型攝像機(jī)支持絆線檢測(cè)功能。用戶可以在畫面上設(shè)置虛擬的周界，當(dāng)有活動(dòng)目標(biāo)穿越該條周界時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并可按照預(yù)設(shè)置啟動(dòng)追蹤功能。絆線檢測(cè)包含了單向、雙向防傳越功能。用戶可以選擇雙向穿越禁止、單向穿越禁止2種模式，實(shí)現(xiàn)了靈活的周界穿越判斷。真正實(shí)現(xiàn)了安防系統(tǒng)的智能化應(yīng)用。智能追蹤高速球型攝像機(jī)的特性使之適用于各種行業(yè)的應(yīng)用。如平安城市、電力系統(tǒng)、部隊(duì)彈藥庫、監(jiān)獄、電信部門、銀行保安、廠礦企業(yè)、智能小區(qū)、城市道路監(jiān)控、機(jī)場(chǎng)、車站等各種監(jiān)控場(chǎng)合。二、目標(biāo)自動(dòng)跟蹤智能攝像機(jī)自動(dòng)跟蹤技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀目前，在國內(nèi)外市場(chǎng)，具備智能識(shí)別和自動(dòng)跟蹤技術(shù)的智能高速球有效地滿足了平安城市、銀行、機(jī)場(chǎng)等重點(diǎn)行業(yè)用戶的特殊監(jiān)控需求。以自動(dòng)跟蹤技術(shù)為例，高速球攝像機(jī)不需要通過后端的軟件平臺(tái)去控制，只要在前端就可以自動(dòng)完成跟蹤任務(wù)。與普通的高速球相比，采用自動(dòng)跟蹤技術(shù)的智能高速球的使用更便捷、更人性化，并且可以改變普通高速球“被動(dòng)監(jiān)控”的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)“主動(dòng)監(jiān)控”。鑒于上述原因，以自動(dòng)跟蹤為特點(diǎn)的智能高速球攝像機(jī)被譽(yù)為“解放人力的運(yùn)動(dòng)的跟蹤技術(shù)”，采用這種技術(shù)的攝像機(jī)，可以智能的探測(cè)、跟蹤監(jiān)控目標(biāo)物體，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤、錄像、報(bào)警，徹底改變了視頻監(jiān)控系統(tǒng)只能作為輔助系統(tǒng)的局面。該類型攝像機(jī)可以通過編程執(zhí)行“智能巡邏”任務(wù)，即按照預(yù)先編程的巡邏路線掃描一個(gè)區(qū)域。當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)物體后，攝像機(jī)會(huì)停止繼續(xù)執(zhí)行巡邏的程序，而對(duì)目標(biāo)圖像變焦放大，并及時(shí)跟蹤目標(biāo)，以便將目標(biāo)物體錄像，并發(fā)出報(bào)警。這些動(dòng)作不需要操作人員的幫助，使得操作人員在緊急情況下，無需控制相關(guān)設(shè)備，可以及時(shí)處理報(bào)警或采取其它行動(dòng)。同時(shí)，配合高清晰的自動(dòng)變焦攝像頭，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入自動(dòng)跟蹤智能高速球的視線范圍內(nèi)時(shí)，所有的視頻都會(huì)被清晰地傳送到監(jiān)控中心。另外，根據(jù)監(jiān)控中心的相關(guān)指令，可指示智能高速球攝像機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)到希望的定點(diǎn)位置進(jìn)行局部監(jiān)控，同時(shí)能獲得全局的監(jiān)控視頻信息和監(jiān)控對(duì)象的局部信息。這無疑有效解決了目前安防監(jiān)控過程中存在的多目標(biāo)跟蹤困難、監(jiān)控死角、高速球轉(zhuǎn)動(dòng)的盲目性等問題，實(shí)現(xiàn)了360度全方位監(jiān)控與局部調(diào)節(jié)跟蹤的結(jié)合。另外通過采用自動(dòng)跟蹤鎖定目標(biāo)，更實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的、全方位的、智能的過程監(jiān)控，整個(gè)監(jiān)控過程無需人為操作。正是由于智能高速球攝像機(jī)獨(dú)具的“智能巡邏”功能，使得工作人員能夠從繁雜的操作工作中解脫出來，在發(fā)生緊急情況下，能夠更快速、便捷地將清晰的監(jiān)控圖像傳送到監(jiān)控中心，尤其是在平安城市等重要監(jiān)控領(lǐng)域，自動(dòng)跟蹤技術(shù)顯得尤為重要。隨著智能高速球技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，自動(dòng)跟蹤技術(shù)在平安城市、機(jī)場(chǎng)等監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛。以平安城市項(xiàng)目中的大型廣場(chǎng)為例，該領(lǐng)域的監(jiān)控范圍較廣，而且過往人員較多，極易發(fā)生突發(fā)性公共事件，要求監(jiān)控?cái)z像機(jī)能夠快速跟蹤并且精準(zhǔn)鎖定監(jiān)控目標(biāo)物體。在平安城市建設(shè)的這個(gè)大的應(yīng)用平臺(tái)上，采用自動(dòng)跟蹤功能的智能高速球?qū)?huì)發(fā)揮著更加重要的作用。三、智能化高速球的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著安防市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，以及安防市場(chǎng)消費(fèi)理念的逐漸成熟，整個(gè)安防監(jiān)控行業(yè)也朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。作為高端的監(jiān)控設(shè)備，高速球的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新也邁入了一個(gè)新的階段，功能的多樣性、智能化可以說是當(dāng)前智能高速球開發(fā)的主要趨勢(shì)。目前，高速球的智能化主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：第一是智能檢測(cè)，例如樹葉、云影、波浪、濕度等方面的環(huán)境干擾分析；第二是防破壞，當(dāng)球機(jī)被遮擋、噴涂料、人為對(duì)設(shè)備破壞時(shí)，可以自我檢測(cè)；第三是自動(dòng)跟蹤。在智能檢測(cè)方面，目前一些智能高速球已經(jīng)擁有隨時(shí)檢測(cè)球機(jī)內(nèi)部溫度和濕度，自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部加熱和降溫設(shè)備，智能監(jiān)控風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)等一系列功能。顯然，這一系列防干擾的技術(shù)措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要很多智能化、針對(duì)性的功能有待開發(fā)。另外，隨著智能高速球應(yīng)用范圍的更加廣泛，一些特殊行業(yè)對(duì)于監(jiān)控?cái)z像機(jī)的專業(yè)化需求也在不斷加強(qiáng)，需要安防監(jiān)控廠商有針對(duì)性地推出專業(yè)化的技術(shù)方法以應(yīng)對(duì)。廠商可以采用模塊化設(shè)計(jì)，將智能高速球的各個(gè)部分功能按照組建方式設(shè)計(jì)，使得各項(xiàng)功能之間可以互相搭配，在提高銷售靈活性的同時(shí)，可以更好地滿足用戶需求。比如煤炭行業(yè)需要應(yīng)用防爆、防震的智能高速球；在化工廠等環(huán)境污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，需要采用防腐蝕的智能高速球。四、快球智能化功能作為最具代表性的前端監(jiān)控設(shè)備，快球的遠(yuǎn)距離控制、變倍、高清圖像、預(yù)置位巡航、自動(dòng)跟蹤等功能在平安城市、交通、場(chǎng)館、港口等項(xiàng)目/行業(yè)越來越發(fā)揮出重要的作用。但是隨著恐怖活動(dòng)的不斷出現(xiàn)，再加上整個(gè)監(jiān)控行業(yè)朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的進(jìn)程，快球的智能化功能被更多地提上議事日程。而在此發(fā)展趨勢(shì)下，自動(dòng)跟蹤成為了快球近年來取得飛速發(fā)展的智能化技術(shù)之一。1、前端智能化功能目前快球已經(jīng)具備一些初步智能功能，如檢測(cè)球機(jī)內(nèi)部溫度和濕度、自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部加熱和降溫設(shè)備、智能監(jiān)控風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)、智能識(shí)別系統(tǒng)衆(zhòng)-議等功能，然而這些智能功能只是針對(duì)球機(jī)內(nèi)部工作環(huán)境及球機(jī)性能的智能檢測(cè)，并非對(duì)外界被監(jiān)控對(duì)象的智能檢測(cè)及分析，而要真正在前端球機(jī)對(duì)監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行智能化的檢測(cè)，則需要結(jié)合IVS等智能模塊(軟件)來共同完成。雖然現(xiàn)在的智能化并未形成普遍的應(yīng)用需求，但是可以預(yù)計(jì)，它將會(huì)在很多應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)揮傳統(tǒng)產(chǎn)品無法比擬的作用，而且在未來的道路上它也將成為快球技術(shù)的主流趨勢(shì)之一?？烨虻闹悄芑δ苤饕譃橛汕岸饲驒C(jī)獨(dú)立完成和由后端軟件平臺(tái)配合前端攝像機(jī)操作來共同完成兩種。2、后端智能化所謂后端智能化是通過后臺(tái)軟件算法分析視頻，然后對(duì)快球發(fā)出驅(qū)動(dòng)命令。在前端獨(dú)立完成快球智能化的功能，可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)，一是將智能模塊的算法嵌入到球機(jī)的DSP芯片中來實(shí)現(xiàn)，另一種是增加智能模塊，將模塊的智能功能輸入到球機(jī)的控制中完成。五、軟件設(shè)計(jì)基于Blackfin561DSP的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分，由上層PC監(jiān)控服務(wù)軟件和底層DSP監(jiān)控功能軟件兩部分組成。上層PC部分主要進(jìn)行監(jiān)控功能選擇和監(jiān)控結(jié)果的顯示，底層DSP部分主要進(jìn)行智能監(jiān)控和壓縮編碼的算法實(shí)現(xiàn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過使用UART和USB接口作為聯(lián)系PC和DSP的通道，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。其中，使用異步串口(UART)作為監(jiān)控系統(tǒng)與PC端監(jiān)控軟件的通信接口，完成底層監(jiān)控程序和PC端監(jiān)控服務(wù)軟件之間的通信;使用USB控制器作為壓縮碼流的數(shù)據(jù)傳輸接口，完成壓縮碼流向PC端的輸送任務(wù)。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)使用Blackfin561DSP的兩個(gè)核進(jìn)行處理，通過PC服務(wù)軟件和DSP端監(jiān)控功能軟件協(xié)同工作，其主要工作流程如圖1所示。圖1智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程DSP端接收到一幀圖像后，利用Blackfin561DSP的兩個(gè)核完成智能視頻監(jiān)控處理和視頻編碼壓縮處理。智能視頻監(jiān)控處理部分，利用Blackfin561DSP的核A進(jìn)行，它首先通過UART通信模塊獲得PC端監(jiān)控功能選擇模塊的當(dāng)前功能，以及這一功能的相應(yīng)參數(shù)，然后根據(jù)相應(yīng)的功能調(diào)用監(jiān)控功能模塊中對(duì)應(yīng)的監(jiān)控函數(shù)進(jìn)行處理;最后再利用UART通信模塊將處理的結(jié)果傳送到PC端顯示。視頻編碼壓縮處理部分，使用Blackfin561DSP的核B進(jìn)行，利用由ADI公司提供的H.264編碼函數(shù)和USB驅(qū)動(dòng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，這里就不贅述了。PC端進(jìn)行不同監(jiān)控功能的切換或調(diào)整功能參數(shù)，在下一幀輸入圖像中將進(jìn)行監(jiān)控功能的切換和參數(shù)的調(diào)整。客戶端軟件客戶端軟件是用戶實(shí)現(xiàn)DSP監(jiān)控操作的平臺(tái)，主要由監(jiān)控軟件界面、監(jiān)控功能選擇模塊、驅(qū)動(dòng)函數(shù)模塊組成。監(jiān)控軟件界面是監(jiān)控系統(tǒng)和用戶進(jìn)行信息交互的平臺(tái)，它整合了各個(gè)監(jiān)控功能模塊，用戶通過它完成各個(gè)監(jiān)控功能模塊的調(diào)用、參數(shù)的選擇、結(jié)果的顯示等。PC監(jiān)控功能選擇模塊完成對(duì)底層DSP監(jiān)控功能的調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)用戶需要的相應(yīng)的監(jiān)控功能。驅(qū)動(dòng)函數(shù)模塊包括UART驅(qū)動(dòng)和USB驅(qū)動(dòng)。UART驅(qū)動(dòng)的作用是實(shí)現(xiàn)上層PC的監(jiān)控服務(wù)軟件和底層DSP的監(jiān)控功能程序之間的UART接口通信;USB驅(qū)動(dòng)的作用是通過USB接口接收底層DSP發(fā)送的壓縮碼流。DSP端監(jiān)控功能軟件DSP監(jiān)控功能軟件是整個(gè)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)的核心，由監(jiān)控功能模塊、H.264視頻壓縮模塊和UART通信模塊組成。DSP監(jiān)控功能模塊經(jīng)PC端監(jiān)控功能選擇模塊進(jìn)行調(diào)用，直接負(fù)責(zé)完成相應(yīng)的監(jiān)控功能，并將結(jié)果傳輸?shù)絇C端。H.264視頻壓縮模塊負(fù)責(zé)將輸入視頻圖像進(jìn)行H.264壓縮，并使用USB接口將壓縮后的視頻圖像傳輸?shù)絇C端。UART通信模塊負(fù)責(zé)利用協(xié)議實(shí)現(xiàn)和PC端的通信。DSP監(jiān)控功能模塊本文所設(shè)計(jì)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)8個(gè)不同的智能視頻監(jiān)控功能。根據(jù)監(jiān)控功能的不同性質(zhì)和處理手段，主要分為：物體檢測(cè)與數(shù)量統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)跟蹤、入侵和遺留物體檢測(cè)、攝像機(jī)模糊、遮擋及非法移動(dòng)等4類不同功能。本模塊通過從PC端功能選擇模塊獲取監(jiān)控信息，選擇單一視頻監(jiān)控功能進(jìn)行處理。監(jiān)控功能模塊流程如圖2所示。圖2監(jiān)控功能模塊流程監(jiān)控功能模塊中大部分功能首先都需要進(jìn)行相同的前期處理過程-運(yùn)動(dòng)對(duì)象的提取。本系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的提取主要包括背景建模和連通域標(biāo)記兩個(gè)部分，其主要流程如圖3所示。圖3運(yùn)動(dòng)對(duì)象提取物體檢測(cè)：物體檢測(cè)需要根據(jù)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的結(jié)果判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)物體所屬的類別，如人體、四足動(dòng)物、四輪機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車等。其使用高斯背景模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，提取目標(biāo)的形狀特征，并對(duì)它們進(jìn)行分類，最后輸出運(yùn)動(dòng)物體的位置、類別。數(shù)量統(tǒng)計(jì)：數(shù)量統(tǒng)計(jì)需要在物體檢測(cè)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)各類物體或一類物體的數(shù)目，在統(tǒng)計(jì)過程中，還需要區(qū)分個(gè)體和群體。其在分類的基礎(chǔ)上，使用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)當(dāng)前幀中各種目標(biāo)的數(shù)量。最后輸出各類物體數(shù)目，如個(gè)體數(shù)目、群體數(shù)目;入侵檢測(cè)：入侵檢測(cè)需要判斷場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)物體是否進(jìn)入某一固定區(qū)域。其在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，判斷目標(biāo)的位置與標(biāo)定的”禁入”位置的相對(duì)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)入侵檢測(cè)，最后輸出入侵物體位置和類別;遺留物體檢測(cè)：遺留物體檢測(cè)主要是檢測(cè)固定區(qū)域內(nèi)箱包類物體的非法滯留問題。具體說，主要是檢測(cè)行人將箱包等遺留到場(chǎng)景中的情況(重點(diǎn)是為了排除爆炸物和危禁品)。當(dāng)然，也包括將場(chǎng)景中原有物體拿走的情況。通過判斷物體在監(jiān)控場(chǎng)景中出現(xiàn)的時(shí)間的長短，來判斷是否為遺留物體，輸出遺留物體的位置及大小;自動(dòng)跟蹤：自動(dòng)跟蹤實(shí)現(xiàn)對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)象的連續(xù)檢測(cè)，通過對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的跟蹤，獲得其位置、速度、運(yùn)動(dòng)軌跡等運(yùn)動(dòng)信息。使用卡爾曼濾波的方法進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，輸出運(yùn)動(dòng)物體的位置及中心坐標(biāo)等;攝像機(jī)模糊、遮擋及非法移動(dòng)檢測(cè)：攝像機(jī)模糊、遮擋及非法移動(dòng)檢測(cè)是需要發(fā)現(xiàn)影響監(jiān)控?cái)z像機(jī)正常工作或者威脅監(jiān)控?cái)z像機(jī)自身安全的活動(dòng)。使用DCT變換，統(tǒng)計(jì)全局的圖像變化信息，判斷攝像機(jī)是否模糊;利用圖像灰度直方圖變化信息，判斷攝像機(jī)是否被遮擋;使用模板匹配的方法，判斷攝像機(jī)是否非法移動(dòng)，輸出模糊、遮擋及非法移動(dòng)情況信息和程度。1、三緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置三緩沖組成緩沖區(qū)隊(duì)列。在實(shí)際處理過程中，使用其中兩個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，另外一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行圖像處理等(具體的三緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)如圖4所示)。圖4三緩沖結(jié)構(gòu)用回調(diào)函數(shù)對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行管理，每接收完一整幅圖像后產(chǎn)生一次回調(diào)。使用三個(gè)變量維護(hù)當(dāng)前緩沖區(qū)狀態(tài)，F(xiàn)rameBuffer1和FrameBuffer2用于維護(hù)在循環(huán)中接收的兩個(gè)緩沖區(qū)，F(xiàn)rameCounter為當(dāng)前最新接收到的緩沖區(qū)。每次接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置根據(jù)FrameBuffer1和FrameBuffer2的值決定。在主循環(huán)過程中，使用一個(gè)變量ActiveIndex維護(hù)當(dāng)前處理中的緩沖區(qū)。每當(dāng)開始處理新的一幀時(shí)，交換FrameCounter和ActiveIndex的值，并同時(shí)更新FrameBuffer1和FrameBuffer2。實(shí)現(xiàn)將上一幀處理結(jié)束的緩沖區(qū)加到輸入緩沖中，而將最新一幀緩沖并進(jìn)行處理的目的。2、算法優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)大部分的功能實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了優(yōu)化。在物體檢測(cè)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)跟蹤、入侵檢測(cè)、遺留物體檢測(cè)等算法中都需要使用背景模型。因此，系統(tǒng)重點(diǎn)對(duì)背景建模算法進(jìn)行了優(yōu)化。背景建模主要包括兩個(gè)部分：一是用當(dāng)前圖像和背景模型的均值和方差矩陣進(jìn)行比較，得到前景圖像和更新后的背景模型;二是對(duì)前景圖像進(jìn)行膨脹、腐蝕的形態(tài)學(xué)運(yùn)算。背景模型更新：模型更新過程涉及的數(shù)據(jù)有：當(dāng)前圖像幀緩沖(8位)、當(dāng)前前景幀圖像(8位)、背景均值模型(32位)、背景方差模型(32位)、前景駐留時(shí)間矩陣(16位)。為了提高運(yùn)算速度，需要首先將內(nèi)存搬運(yùn)到L1中再進(jìn)行處理。其步驟如下：第一步：在L1內(nèi)存中分配行緩存區(qū)用于計(jì)算，采用PINGPONG結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙緩沖區(qū)。第二步：使用兩個(gè)DMA通道用于輸入和輸出。首先使用異步DMA方式輸入一行輸入圖像、均值和方差矩陣及駐留時(shí)間矩陣，交替使用current和bck指針分別指向輸入和處理緩沖區(qū)，并不斷更新實(shí)現(xiàn)雙緩沖結(jié)構(gòu)。這里要求從第二行輸入起使用同步DMA方式進(jìn)行傳輸，因此使用了回調(diào)函數(shù)LineInCaqllBack和input_index變量，實(shí)現(xiàn)依次輸入4個(gè)緩沖區(qū)。由于這里要求將輸入并計(jì)算后的新均值、方差和駐留時(shí)間行矩陣傳回SDRAM中，因此輸出DMA采用異步方式，等待完成后才會(huì)開始下一次的DMA輸入。這樣，在一定程度上，可避免同時(shí)向一個(gè)SDRAM區(qū)讀/寫內(nèi)存。膨脹、腐蝕算法：這里同樣也使用行處理方式進(jìn)行膨脹、腐蝕兩步運(yùn)算。根據(jù)膨脹、腐蝕算法的特點(diǎn)，需要輸入3行緩沖，然后進(jìn)行一行的處理。因此，需設(shè)計(jì)使用6行輸入的前景緩沖和兩行膨脹、腐蝕處理結(jié)果作為3行輸入和1行輸出雙緩沖。由于輸入和輸出的緩沖區(qū)沒有沖突問題，因而輸入和輸出均采用同步模式，并注意輸入緩沖增量設(shè)為一行。六、自動(dòng)跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式及工作原理自動(dòng)跟蹤技術(shù)是在智能識(shí)別的基礎(chǔ)上，對(duì)圖像進(jìn)行差分計(jì)算，自動(dòng)識(shí)別視覺范圍內(nèi)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，并自動(dòng)控制云臺(tái)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤目標(biāo)在進(jìn)入智能高速球的范圍到離開的這段時(shí)間內(nèi)，通過所配置的高清晰自動(dòng)變焦鏡頭，使所有動(dòng)作都被清晰地傳送到監(jiān)控中心。而一旦某個(gè)區(qū)域發(fā)生報(bào)警時(shí)，其它相關(guān)的智能高速球?qū)⒆詣?dòng)旋轉(zhuǎn)到報(bào)警點(diǎn)開始追蹤，保證監(jiān)控圖像能夠記錄目標(biāo)物體的移動(dòng)全過程。自動(dòng)跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)完全是基于其特有的功能模塊，智能高速一般由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、精密傳動(dòng)裝置、CCD攝像頭、數(shù)字解分組成。機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，定位精度和可靠性高，這使得智能監(jiān)控?cái)z像機(jī)能夠快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，即可任意定位，又可以全范圍自動(dòng)巡航，實(shí)現(xiàn)真正的無盲點(diǎn)監(jiān)控。另外，智能高速球攝像機(jī)的鏡頭部分一般會(huì)選擇高性能的鏡頭，光學(xué)變焦倍率一般可達(dá)20倍以上。這使得攝像機(jī)可以針對(duì)跟蹤目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)變焦及聚焦，當(dāng)目標(biāo)與攝像機(jī)的距離發(fā)生變化時(shí)，還能夠自動(dòng)調(diào)整焦距，以保證目標(biāo)物體在畫面中的合適比例，在鎖定目標(biāo)物體的同時(shí)，達(dá)到高清晰監(jiān)控的目的。自動(dòng)跟蹤技術(shù)，有效滿足了用戶監(jiān)控清晰度、距離控制、監(jiān)控范圍、智能化等方面的需求，而且適用于平安城市、銀行等諸多監(jiān)控領(lǐng)域。但是，由于監(jiān)控環(huán)境的復(fù)雜性，光達(dá)到上述的要求還是不夠的，在跟蹤監(jiān)控過程中，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)移動(dòng)物體的情況，這很有可能造成監(jiān)控不準(zhǔn)確的問題。針對(duì)上述問題，自動(dòng)跟蹤技術(shù)采用了鎖定跟蹤的方法，即操作者指定目標(biāo)后，智能高速球會(huì)自動(dòng)跟蹤物體的移動(dòng)軌跡，針對(duì)特定人物或物體，攝像機(jī)可以進(jìn)行鎖定跟蹤，即使有其他的人或移動(dòng)物體進(jìn)入攝像機(jī)的監(jiān)控范圍，攝像機(jī)也不會(huì)跟丟之前鎖定的目標(biāo)物體。在人流量較大廣場(chǎng)，只要手動(dòng)鎖定被跟蹤的目標(biāo)之后，就不會(huì)出現(xiàn)因外部原因而造成的跟蹤不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。與此同時(shí)，針對(duì)監(jiān)控目標(biāo)突然消失的特殊情況，某產(chǎn)品設(shè)定了相關(guān)物體消失之后的三種選擇，第一種是在消失的地點(diǎn)持續(xù)跟蹤；第二種是可以放大至最佳跟蹤倍率后，持續(xù)跟蹤目標(biāo)移動(dòng)物體；第三是中斷自動(dòng)跟蹤后，可以放大至起始點(diǎn)的跟蹤倍率。另外，隨著智能高速球應(yīng)用的逐漸深化，用戶對(duì)于機(jī)芯及硬件的選擇范圍也更加廣泛。部分智能高速球是通過內(nèi)置某一款一體化機(jī)芯來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤功能，這使得該類高速球的兼容性較差，如果采用其他品牌的機(jī)芯就無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的功能。針對(duì)