智能視頻分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，視頻監(jiān)控已經(jīng)成為國家機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位以及民用住宅安全防護(hù)的重要技術(shù)手段。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控主要依賴于人工監(jiān)看，很難避免值班人員由于疲勞或脫崗導(dǎo)致的誤報(bào)警、漏報(bào)警。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，智能視頻監(jiān)控表現(xiàn)出報(bào)警主動性強(qiáng)、可長時(shí)間工作、人力成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為發(fā)展的趨勢。智能視頻分析，作為智能視頻監(jiān)控的核心，具有重大的學(xué)術(shù)研究價(jià)值與廣闊的市場應(yīng)用前景。
　　本文以智能視頻分析算法研究為基

2、礎(chǔ)，以智能視頻分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為落腳點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了入侵檢測、逆行檢測、絆線檢測、火情檢測等智能視頻分析基本功能模塊，并進(jìn)一步結(jié)合軌道交通、社區(qū)民防的具體應(yīng)用，研制開發(fā)了長距離軌道線路智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和全天候多攝像機(jī)協(xié)同追蹤系統(tǒng)。在正文中，作者將通過方案設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)研究、系統(tǒng)搭建、運(yùn)行效果等方面，對上述功能模塊和應(yīng)用系統(tǒng)的算法原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行較為全面詳細(xì)的闡述。
　　本文開展的研究開發(fā)工作主要可歸納為以下幾個(gè)方面：

3、　　在對傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術(shù)以及圖像處理技術(shù)調(diào)研與學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了入侵檢測、逆行檢測、絆線檢測、火情檢測等智能視頻分析系統(tǒng)通常具有的功能模塊。入侵檢測模塊改進(jìn)了傳統(tǒng)幀差法的背景模型的建模與更新方法，使背景模型能夠更好地適應(yīng)監(jiān)控視場內(nèi)的環(huán)境變化，極大地降低了誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生。逆行檢測模塊和絆線檢測模塊有效利用了入侵檢測模塊的處理結(jié)果，通過對入侵檢測得到前景運(yùn)動目標(biāo)的幀間關(guān)系關(guān)聯(lián)與運(yùn)動趨勢預(yù)測，實(shí)現(xiàn)了對逆行、穿越絆線等行為的檢測?；?/p>

4、情檢測技術(shù)則利用焰火在YCrCb色彩空間表現(xiàn)出的統(tǒng)計(jì)特性，結(jié)合模糊推理系統(tǒng)（FIS）進(jìn)行決策。相比常規(guī)的輕量級焰火檢測方法，該方法可極大減少紅色物體、光照等引起的誤報(bào)警，實(shí)現(xiàn)火情的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確報(bào)警。作者將上述模塊進(jìn)行集成與封裝，開發(fā)了輕量級的智能視頻分析二次開發(fā)包IVAT（Intelligent Video Analysis Toolkit），并成功應(yīng)用于針對研究室研制的Smart Security Eyes智能視頻分析系統(tǒng)。
　　針

5、對長距離軌道線路監(jiān)控防護(hù)的需求，提出一種多光譜成像的智能入侵檢測方案。該方案利用了非制冷式焦平面紅外熱成像在光照變化、天氣變化下的成像穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了全天候、全時(shí)段的入侵檢測。并且，提出一種視場透視還原技術(shù)，有效地去除了透視現(xiàn)象的影響，使出現(xiàn)在軌道線路不同位置的闖入目標(biāo)均服從統(tǒng)一的閾值范圍約束，極大地減少透視現(xiàn)象導(dǎo)致的誤報(bào)警、漏報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對長距離軌道線路的有效防護(hù)。同時(shí)，引入多級虛擬圍界分級報(bào)警策略，實(shí)現(xiàn)了對于受保護(hù)區(qū)域入侵行為的威脅度評

6、估。目前，該方案已經(jīng)成功應(yīng)用于重慶市軌道交通三號線渝澳大橋段的軌道線路安全防護(hù)。
　　針對重要機(jī)關(guān)、社區(qū)內(nèi)主要干道的防護(hù)需求，提出一種全天候的多攝像機(jī)協(xié)同目標(biāo)追蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。該方案同樣利用了非制冷式焦平面紅外熱成像在光照變化、天氣變化下的成像穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的運(yùn)動目標(biāo)與背景的分離。采用了一種基于目標(biāo)分區(qū)描述的粒子濾波目標(biāo)跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)了云臺攝像機(jī)對運(yùn)動目標(biāo)的穩(wěn)定追蹤。并且，利用一種輕量級的局部特征配準(zhǔn)方法進(jìn)行攝像機(jī)之間交疊視場