專利名稱：無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域，尤其是一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟和信息技術(shù)的發(fā)展，人們對安全防范的需求也越來越高，視頻監(jiān)控作為安全防范領(lǐng)域的有效手段，應用范圍越來越廣，應用需求也在不斷地提高。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)往往只能提供視頻采集、存儲以及事后查證的功能，如果要進行實時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)異常情況并且報警，則需要監(jiān)控人員在監(jiān)控室持續(xù)觀看顯示屏來發(fā)現(xiàn)異常情況，這樣不但增加了監(jiān)控成本，而且長時間觀看顯示屏會導致視覺疲勞，使監(jiān)控人員的警惕性降低，使得監(jiān)控系統(tǒng)在某些關(guān)鍵時刻無法發(fā)揮應有的作用。隨著數(shù)字圖像處理、電子電路、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，智能視頻監(jiān)控技術(shù) IVTdntelligent Video Technology)應運而生。IVT就是用計算機代替大腦、攝像頭代替眼睛，由計算機智能分析攝像頭獲取的圖像序列，理解監(jiān)控場景中的內(nèi)容。與傳統(tǒng)視覺監(jiān)控系統(tǒng)相比有明顯的優(yōu)勢大大減少監(jiān)控人員的數(shù)量、降低成本、方便資源(保安、警力等)調(diào)度，及時發(fā)現(xiàn)異常情況等。國內(nèi)外研究學者在智能視頻監(jiān)控技術(shù)方面已經(jīng)做出了一些工作。目前，針對視頻監(jiān)控的多目標跟蹤方法有多種，其中，有的方法在實際場景中常常會出現(xiàn)一些監(jiān)控盲區(qū)，并未考慮到盲區(qū)的監(jiān)控；有的方法由于采用降幀、亞采樣方法，以至于無法看清目標細節(jié)；還有的方法利用多個攝像機獲取交通路面圖像，然后拼接成全景圖像，在大場景下協(xié)同跟蹤運動目標，只能完成車輛的跟蹤，無法滿足智能監(jiān)控的各種目標監(jiān)控的需求，由于交通路面圖像一般比較單一，且有較少盲區(qū)，可以拼接成大場景進行多攝像機協(xié)同跟蹤運動目標，但是無法應用在小區(qū)或者場景內(nèi)物體分布比較復雜的場合，因而會出現(xiàn)許多監(jiān)控盲區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多目標的主動跟蹤、在統(tǒng)一的監(jiān)控畫面中進行無盲區(qū)顯示的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，該方法包括下列順序的步驟(1)在槍機監(jiān)控背景內(nèi)人工劃定監(jiān)控區(qū)域及盲區(qū)，并在對應盲區(qū)內(nèi)安放球機；(2)獲取槍機監(jiān)控場景的圖像序列，對監(jiān)控圖像序列進行高斯背景建模，得到背景圖像；對監(jiān)控圖像中的運動目標進行檢測，獲取運動目標；槍機跟蹤并標記檢測到的運動目標；(3)球機不斷檢測盲區(qū)中是否有運動目標，檢測到目標后，跟蹤運動目標，并將目標位置信息回傳給槍機，槍機根據(jù)目標的運動控制球機的運動，以保證目標大致在球機的視野中心范圍。本發(fā)明的另一目的在于提供一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤系統(tǒng)，包括視頻預處理模塊，獲取固定槍機場景的背景圖像，對運動目標進行檢測，一旦有運動目標進入監(jiān)控場景，通過背景差法得到運動目標，對運動目標進行預處理，并發(fā)送目標信息到球機目標檢測模塊；球機目標檢測模塊，獲取目標信息，調(diào)整球機參數(shù)，反饋目標信息至球機主動跟蹤模塊；球機主動跟蹤模塊，檢測運動目標，一旦球機檢測到目標并確定了目標的初始框位置后，對目標進行實時跟蹤，當目標離開盲區(qū)，球機通知槍機目標跟蹤完畢，將球機各項參數(shù)復位。由上述技術(shù)方案可知，由于固定槍機監(jiān)控的范圍有限，且場景中常常有樹木或建筑等障礙物，而這些障礙物往往成為槍機監(jiān)控盲區(qū)，致使監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)全方位監(jiān)控。本發(fā)明采用球機與槍機協(xié)作，交互運動目標信息，在統(tǒng)一的監(jiān)控畫面中進行無盲區(qū)顯示，可以實現(xiàn)所有角落的監(jiān)控，進而保衛(wèi)監(jiān)控區(qū)域的安全。


圖1是本發(fā)明的工作流程圖；圖2是本發(fā)明的槍機監(jiān)控畫面示意圖；圖3是本發(fā)明中球機的工作流程圖；圖4是本發(fā)明的功能模塊示意圖。
具體實施例方式一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，該方法包括下列順序的步驟(1)在槍機監(jiān)控背景內(nèi)人工劃定監(jiān)控區(qū)域及盲區(qū)，并在對應盲區(qū)內(nèi)安放球機；( 上電初始化，獲取槍機監(jiān)控場景的圖像序列，對監(jiān)控圖像序列進行高斯背景建模，得到背景圖像；對監(jiān)控圖像中的運動目標進行檢測，獲取運動目標；槍機跟蹤并標記檢測到的運動目標；(3)球機不斷檢測盲區(qū)中是否有運動目標，檢測到目標后，跟蹤運動目標，并將目標位置信息回傳給槍機，槍機根據(jù)目標的運動控制球機的運動，以保證目標大致在球機的視野中心范圍，如圖1所示。所述的槍機架設(shè)應在受自然環(huán)境影響較小的位置，使得系統(tǒng)魯棒性更強；球機安裝在槍機的監(jiān)控盲區(qū)，球機的個數(shù)為一個或兩個以上。槍機的安裝要保證能監(jiān)控更廣的區(qū)域，更少的盲區(qū)，降低安裝成本。球機應安裝在槍機監(jiān)控盲區(qū)，并且盡可能較大覆蓋盲區(qū)，如果一個球機無法完全覆蓋某個盲區(qū)，應選擇多球機覆蓋，同時也要考慮到自然環(huán)境的影響， 如圖2所示，在盲區(qū)A、B、C分別安裝球機1、球機2、球機3。如圖4所示，本系統(tǒng)包括三個模塊視頻預處理模塊，獲取固定槍機場景的背景圖像，對運動目標進行檢測，一旦有運動目標進入監(jiān)控場景，通過背景差法得到運動目標，對運動目標進行預處理，并發(fā)送目標信息到球機目標檢測模塊；球機目標檢測模塊，獲取目標信息，調(diào)整球機參數(shù)，反饋目標信息至球機主動跟蹤模塊；球機主動跟蹤模塊，檢測運動目標，一旦球機檢測到目標并確定了目標的初始框位置后，對目標進行實時跟蹤，當目標離開盲區(qū)，球機通知槍機目標跟蹤完畢，將球機各項參數(shù)復位。以下結(jié)合圖1、2、3、4對本發(fā)明作進一步的說明。上電初始化后，槍機采集監(jiān)控區(qū)域的視頻圖像，根據(jù)該視頻圖像進行實時高斯背景建模，視頻預處理模塊獲取固定槍機監(jiān)控場景的背景圖像，一旦有運動目標進入監(jiān)控場景，通過背景減法得到運動目標，對其進行濾波處理以及陰影去除，獲得更精確的運動目標輪廓以及目標在場景中的位置，將位置等信息分發(fā)給最近的盲區(qū)內(nèi)的球機，當目標在場景 中非監(jiān)控邊緣區(qū)域消失時，說明目標進入盲區(qū)，啟動其對應的最近的球機。通過高斯背景建 模的方法，對監(jiān)控場景的圖像進行高斯背景建模，得到一個不斷更新的背景，高斯背景的魯 棒性強，能夠克服自然環(huán)境的影響。采用背景減法檢測運動目標的公式如下
權(quán)利要求
1.一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，該方法包括下列順序的步驟(1)在槍機監(jiān)控背景內(nèi)人工劃定監(jiān)控區(qū)域及盲區(qū)，并在盲區(qū)內(nèi)安放球機；(2)上電初始化，獲取槍機監(jiān)控場景的圖像序列，對監(jiān)控圖像序列進行高斯背景建模， 得到背景圖像；對監(jiān)控圖像中的運動目標進行檢測，獲取運動目標；槍機跟蹤并標記檢測到的運動目標；(3)球機不斷檢測盲區(qū)中是否有運動目標，檢測到目標后，跟蹤運動目標，并將目標位置信息回傳給槍機，槍機根據(jù)目標的運動控制球機的運動，以保證目標大致在球機的視野中心范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于上電初始化后，槍機采集監(jiān)控區(qū)域的視頻圖像，根據(jù)該視頻圖像進行實時高斯背景建模，視頻預處理模塊獲取固定槍機監(jiān)控場景的背景圖像，一旦有運動目標進入監(jiān)控場景，通過背景減法得到運動目標，對其進行濾波處理以及陰影去除，獲得更精確的運動目標輪廓以及目標在場景中的位置，將位置等信息分發(fā)給最近的盲區(qū)內(nèi)的球機，當目標在場景中非監(jiān)控邊緣區(qū)域消失時， 說明目標進入盲區(qū)，啟動其對應的最近的球機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于球機目標檢測模塊通過一個級聯(lián)的Boosted分類器來檢測目標，檢測到目標后，確定目標的初始位置框并通知球機控制器和槍機；一旦球機檢測到目標并確定了目標的初始框位置后，球機主動跟蹤模塊采用Camshift算法對盲區(qū)目標進行實時跟蹤，根據(jù)實時跟蹤到的目標位置，控制球機旋轉(zhuǎn)和變焦，使得目標大致保留在球機監(jiān)控畫面中央；當目標離開盲區(qū)，球機通知槍機目標跟蹤完畢，將球機各項參數(shù)恢復到初始狀態(tài)，然后繼續(xù)掃描盲區(qū)，檢測是否有運動目標出現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于若運動目標離開盲區(qū)，且在槍機的視野中，球機通知槍機跟蹤完畢，并將跟蹤任務交給槍機；若當目標進入其他盲區(qū)時，所對應的球機檢測到運動目標后，啟動跟蹤任務。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于在跟蹤過程中， 隨著運動目標位置的變化，通過計算前后幀或多幀間目標的中心位移和方向得到其運動矢量，利用模糊控制的辦法調(diào)整球機參數(shù)，使目標大致在球機的中心范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于采用背景減法檢測運動目標的公式如下J255, It(x,y)-Bt(x,y)>T P(x,y) = i1 0, It(x,y)-Bt(x,y)<T其中，It(x，y)表示槍機t時刻監(jiān)控圖像在(x，y)處的像素值，而Bt (x，y)是t時刻高斯背景圖像在(X，y)處的像素值，P(x，y)為前景像素值，T為閾值常量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于在球機目標檢測模塊通過一個級聯(lián)的Boosted分類器來檢測人體和車輛等運動目標時，首先，利用大量的樣本圖片的haar特征進行分類器訓練，得到一個級聯(lián)的boosted分類器，訓練樣本分為正例樣本和反例樣本，其中正例樣本是指待檢測目標樣本，反例樣本是指其他任意圖片；給定樣本圖片(X1, Y1)，K(xn，yn)，其中yi = 0，1分別表示反例樣本和正例樣本；初始化權(quán)重，=1，其中η為樣本的數(shù)目；
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于檢測到運動目標后，用改進的Camshift算法對目標進行跟蹤，讀取一幀視頻圖像，將圖像轉(zhuǎn)到HSV空間，提取HSV三通道圖像的Hue通道，公式如下(1)計算零階矩
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，其特征在于以目標的重心位置與圖像中心位置的距離矢量作為模糊控制的模糊距離矢量，根據(jù)模糊控制矢量與計算機模糊控制規(guī)則的關(guān)系，得出球機轉(zhuǎn)動的方位模糊控制量，從而實現(xiàn)球機的跟蹤控制，算法如下設(shè)圖像中心點C的坐標為(χ。，y。)，目標重心坐標為(Xi，yi)，則跟蹤位置矢量為^(^-xJ+i^-ySj設(shè)視野中心范圍的半徑為札當^ Si 表示目標在球機視野中心范圍內(nèi)，否則，表示目標即將離開視野中心范圍，球機根據(jù)位置矢量的角度控制球機的轉(zhuǎn)動。
10.一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤系統(tǒng)，包括視頻預處理模塊，獲取固定槍機場景的背景圖像，對運動目標進行檢測，一旦有運動目標進入監(jiān)控場景，通過背景差法得到運動目標，對運動目標進行預處理，并發(fā)送目標信息到球機目標檢測模塊；球機目標檢測模塊，獲取目標信息，調(diào)整球機參數(shù)，反饋目標信息至球機主動跟蹤模塊；球機主動跟蹤模塊，檢測運動目標，一旦球機檢測到目標并確定了目標的初始框位置后，對目標進行實時跟蹤，當目標離開盲區(qū)，球機通知槍機目標跟蹤完畢，將球機各項參數(shù)復位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的槍機架設(shè)應在受自然環(huán)境影響較小的位置，球機安裝在槍機的監(jiān)控盲區(qū)，球機的個數(shù)為一個或兩個以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤方法，該方法包括在槍機監(jiān)控背景內(nèi)人工劃定監(jiān)控區(qū)域及盲區(qū)，并在對應盲區(qū)內(nèi)安放球機；獲取槍機監(jiān)控場景的圖像序列，對監(jiān)控圖像序列進行高斯背景建模，得到背景圖像；對監(jiān)控圖像中的運動目標進行檢測，獲取運動目標；槍機跟蹤并標記檢測到的運動目標；球機不斷檢測盲區(qū)中是否有運動目標，檢測到目標后，跟蹤運動目標，并將目標位置信息回傳給槍機，槍機根據(jù)目標的運動控制球機的運動，以保證目標大致在球機的視野中心范圍。本發(fā)明還公開了一種無盲區(qū)多目標協(xié)同跟蹤系統(tǒng)。本發(fā)明采用球機與槍機協(xié)作，交互運動目標信息，在統(tǒng)一的監(jiān)控畫面中進行無盲區(qū)顯示，可以實現(xiàn)所有角落的監(jiān)控，進而保衛(wèi)監(jiān)控區(qū)域的安全。
文檔編號G06T7/20GK102447835SQ20111033639
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月29日
發(fā)明者周金旺, 張崴, 張珂, 戴沖, 曾杰, 李彤, 鄭遠見 申請人:合肥博微安全電子科技有限公司