專利名稱：一種單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，用于識(shí)別監(jiān)控場景中高出地面的建筑物等障礙物，采用單個(gè)攝像機(jī)，以不同的角度獲得兩個(gè)視場間的相互變換，獲得能夠適用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)判斷遮擋運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的立體障礙物，具體涉及一種單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法。
背景技術(shù)：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的行為分析，以及對(duì)進(jìn)入監(jiān)控視場范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)計(jì)數(shù)等操作中，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤過程中，處理運(yùn)動(dòng)目標(biāo)暫時(shí)被某個(gè)場景中的障礙物遮擋的處理是保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)有效性的關(guān)鍵。然而，當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入圖中與視場邊界相連通的墻體的遮擋范圍之后，將一直被遮擋直至離開視場范圍，此時(shí)由于目標(biāo)物不在視場的自然邊界處消失，因此無法通過機(jī)器視覺判斷目標(biāo)物是否離開，往往在采用運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)， 被判為暫時(shí)遮擋，由此將產(chǎn)生判斷錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)在監(jiān)控視場中，對(duì)于目標(biāo)物穿行過程中暫時(shí)遮擋與連接于視場邊緣遮擋物遮擋后消失的兩種不同情況，很難正確判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法，其特征在于，在安裝好監(jiān)控系統(tǒng)之后，控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)，隨意調(diào)整攝像頭的兩個(gè)不同角度，拍攝待監(jiān)控的場景的兩幅圖像，分別通過齊次變換，獲得兩幅圖像地面的單應(yīng)關(guān)系，使兩個(gè)不同監(jiān)控角度下的地面像素點(diǎn)重合，同時(shí)使其中的一幅圖像中的立體障礙物部分產(chǎn)生錯(cuò)切，由此判斷出立體障礙物在監(jiān)控場景中的位置及大小，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1.采集兩幅不同視角的圖像控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得兩個(gè)不同視角的圖像，將其中一幅作為參考圖像，用F° = [f°(i，j)]mXn表示，f°(i，j)為圖像在坐標(biāo)為(i，j)上的像素值，m，η分別為圖像的行數(shù)與歹Ij數(shù)，艮口 i = 1，2，· · · ，m，j = 1，2，· · · ，η ；另一幅最終用以視頻監(jiān)控的那個(gè)視角下的圖像設(shè)為輸入圖像，用F1 = [fHi，j)]
mXn表不；步驟2.采用Soble算子提取圖像的景物邊緣為了便于在復(fù)雜環(huán)境中尋找特征點(diǎn)，首先采用Sobel算子分別對(duì)參考圖像和輸入圖像進(jìn)行景物邊界的提取，設(shè)攝像頭采集到的圖像[fK(i，j)]mXn，K = 0，1，采用Sobel算子
進(jìn)行邊緣檢測的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1. 一種單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法，其特征在于，在安裝好監(jiān)控系統(tǒng)之后，控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)，隨意調(diào)整攝像頭的兩個(gè)不同角度，拍攝待監(jiān)控的場景的兩幅圖像，分別通過齊次變換，獲得兩幅圖像地面的單應(yīng)關(guān)系，使兩個(gè)不同監(jiān)控角度下的地面像素點(diǎn)重合， 同時(shí)使其中的一幅圖像中的立體障礙物部分產(chǎn)生錯(cuò)切，由此判斷出立體障礙物在監(jiān)控場景中的位置及大小，具體按照以下步驟實(shí)施 步驟1.采集兩幅不同視角的圖像控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得兩個(gè)不同視角的圖像，將其中一幅作為參考圖像，用F° = [f°(i, j)]mXn表示，f°(i，j)為圖像在坐標(biāo)為(i，j)上的像素值，m，η分別為圖像的行數(shù)與列數(shù)， 艮口 i = 1，2，. . .，m，j = 1，2，. . .，η ；另一幅最終用以視頻監(jiān)控的那個(gè)視角下的圖像設(shè)為輸入圖像，用F1 = [fHi^OLu表示；步驟2.采用Soble算子提取圖像的景物邊緣為了便于在復(fù)雜環(huán)境中尋找特征點(diǎn)，首先采用Sobel算子分別對(duì)參考圖像和輸入圖像進(jìn)行景物邊界的提取，設(shè)攝像頭采集到的圖像[fK(i，j)]mXn，K = 0，1，采用Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測的計(jì)算公式為WK(h j) = ^DxK(ijf+DyK(ijf , i = 2，…，m-1，j = 2 n-\，K = 0,1 (1) 其中，m為圖像的行數(shù)，η為圖像的列數(shù)，DxK(i，j) = [fK(i + l, j-l)-fK(i-l, j-l)]+2[fK(i + l, j)-fK(i-l, j)] + [fK(i + l, j+l)-fK(i-l, j+1)] (2)DyK(i，j) = [fK(i-l, j + l)-fK(i-l, j-l)]+2[fK(i, j + l)-fK(i, j-l)] + [fK(i + l, j+l)-fK(i+l, j-1)] (3)之后，對(duì)公式(1)計(jì)算得到的V/、/,/)進(jìn)行二值化處理，得到景物邊緣圖，計(jì)算公式如下LK(iJ) = \l 可y，j>ThK / = 2,...,m-1, 7 = 2,...,^-1 , K = O, I(4)[o VfK(iJ)<ThK其中，ThK為判斷閾值，按照如下公式計(jì)算ιw-1 n-\ThK=a- 1 ，、·ΣΣν/^，·/)，κ =叩(5)0-2).( -2) 1=2 J=2其中的α是調(diào)整因子；處理后的參考景物邊緣圖L°(i，j)，i = 2，. . .，m-1, j = 2, . . . , n-1 ； 處理后的輸入景物邊緣圖L1G, j)，i = 2，. . .，m-1, j = 2，. . .，n-1 ； 步驟3.地面特征點(diǎn)對(duì)的選擇 3. 1)給定參考圖像的特征點(diǎn)在系統(tǒng)的人機(jī)交互界面上，同時(shí)顯示參考景物邊緣圖和輸入景物邊緣圖，在參考景物邊緣圖L°(i，j)的地面上選擇出四個(gè)特征點(diǎn)，該四個(gè)點(diǎn)表示為ΡΛ P20, P30, ρ4°，其坐標(biāo)點(diǎn)分別為(xi0，yi0)，i = 1,2,3,4；·3. 2)給定輸入圖像的對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)搜索范圍在輸入景物邊緣圖L1G, j)的相應(yīng)位置給出ー個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的捜索區(qū)域； 3. 3)確定輸入圖像的對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)設(shè)定特征點(diǎn)確定模板大小為5X5，表示為Q，將該模板依次覆蓋參考景物邊緣圖中的 四個(gè)特征點(diǎn)，模板的中心點(diǎn)為參考景物邊緣圖的特征點(diǎn)位置； 之后記錄該模板位置上L°(i，j)，(i，j) e Q的值；隨后，將該模板Q覆蓋在輸入景物邊緣圖中對(duì)應(yīng)的捜索范圍內(nèi)的點(diǎn)，并依次移動(dòng)，選 擇其L1(Lj)，(i，j) G Q的值與L°(i，j)，(i，j) G Q的值相同最多的那個(gè)位置的模板中 心點(diǎn)，即為輸入圖像對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)，該四個(gè)點(diǎn)表示為P11,P21,P31,P41,其坐標(biāo)點(diǎn)分別為(もズ)， i = 1,2,3,4 ；步驟4)對(duì)參考圖像進(jìn)行齊次變換根據(jù)相同平面的單應(yīng)性關(guān)系，采用步驟3得到的參考景物邊緣圖與輸入景物邊緣圖的 四個(gè)特征點(diǎn)坐標(biāo)，求參考圖像的齊次變換矩陣，計(jì)算公式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法，其特征在于所述的步驟2中的調(diào)整因子α范圍為α e
。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種單攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的立體障礙物檢測方法，在安裝好監(jiān)控系統(tǒng)之后，控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)，隨意調(diào)整攝像頭的兩個(gè)不同角度，拍攝待監(jiān)控的場景的兩幅圖像，分別通過齊次變換，獲得兩幅圖像地面的單應(yīng)關(guān)系，使兩個(gè)不同監(jiān)控角度下的地面像素點(diǎn)重合，同時(shí)使其中的一幅圖像中的立體障礙物部分產(chǎn)生錯(cuò)切，由此判斷出立體障礙物在監(jiān)控場景中的位置及大小，獲得立體障礙物的坐在位置。本發(fā)明方法為解決監(jiān)控視場中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是否是被暫時(shí)遮擋提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102354364SQ20111028070
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者朱虹, 楊艷妮, 王斌, 王棟, 陳莉 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)