視頻監(jiān)控中目標(biāo)的空間定位優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、在智能視頻監(jiān)控中計(jì)算機(jī)視覺(jué)是一個(gè)熱門(mén)的研究領(lǐng)域。其主要目的就是自動(dòng)檢測(cè)、跟蹤、定位、對(duì)感興趣目標(biāo)的識(shí)別、以及對(duì)它們的活動(dòng)的理解和分析，從而能夠從很多監(jiān)控?cái)z像機(jī)所獲得的大量信息中抽取有用信息。目標(biāo)空間位置的確定是視頻監(jiān)控中一個(gè)重要的研究方向。通過(guò)目標(biāo)空間位置的確定來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤以及行為分析具有更高的可靠性，因此目標(biāo)的空間定位受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
　　本文研究了攝像機(jī)標(biāo)定及目標(biāo)空間位置的確定方法。根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定得到攝像機(jī)的參數(shù)及

2、坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并由攝像機(jī)標(biāo)定得到的參數(shù)按照一定的投影模型確定出目標(biāo)在空間上的位置，通過(guò)優(yōu)化算法獲得準(zhǔn)確的定位。對(duì)于基于對(duì)極幾何約束的相對(duì)空間目標(biāo)定位采用了光束平差法，對(duì)于基于GPS的絕對(duì)空間目標(biāo)定位采用了卡爾曼濾波。論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)在基于對(duì)極幾何約束的相對(duì)空間目標(biāo)位置確定方面，采用魯棒性的方法來(lái)對(duì)兩個(gè)攝像機(jī)之間基本矩陣進(jìn)行求解，根據(jù)張正友平面模板標(biāo)定方法求得的攝像機(jī)內(nèi)參及基本矩陣得到本質(zhì)矩陣，由

3、本質(zhì)矩陣的分解和特征點(diǎn)空間深度信息的計(jì)算得到攝像機(jī)外參及外參的符號(hào)，從而確定出兩個(gè)攝像機(jī)之間的位置關(guān)系，由獲得的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)及對(duì)應(yīng)目標(biāo)上的匹配點(diǎn)根據(jù)三角測(cè)量的方法得到目標(biāo)對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)集合，最后用光束法平差的優(yōu)化方法對(duì)攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)及目標(biāo)對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)集合同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而確定出目標(biāo)準(zhǔn)確的相對(duì)空間位置。
　　(2)在單攝像機(jī)下基于 GPS絕對(duì)空間的目標(biāo)位置確定方面，本文在攝像機(jī)標(biāo)定中，通過(guò)將GPS坐標(biāo)設(shè)為測(cè)量量，將攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)設(shè)為

4、狀態(tài)變量，根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定模型建立卡爾曼濾波的狀態(tài)方程和測(cè)量方程，考慮到測(cè)量方程為非線性方程的特點(diǎn)，分別研究了擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)和無(wú)跡卡爾曼濾波(UKF)的攝像機(jī)標(biāo)定方法，最后根據(jù)標(biāo)定得到的攝像機(jī)參數(shù)較準(zhǔn)確地獲得目標(biāo)在GPS坐標(biāo)系中的絕對(duì)空間位置。
　　(3)在上述工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了多攝像機(jī)下絕對(duì)空間的目標(biāo)定位，將目標(biāo)在 GPS坐標(biāo)系中的空間點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)為狀態(tài)變量，將目標(biāo)在不同攝像機(jī)的圖像坐標(biāo)設(shè)為測(cè)量變量，根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定模型

5、建立卡爾曼濾波的測(cè)量方程，考慮到測(cè)量方程為非線性方程的特點(diǎn)，分別用擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)和無(wú)跡卡爾曼濾波(UKF)的方法獲得了目標(biāo)在 GPS坐標(biāo)系中的絕對(duì)空間的準(zhǔn)確估計(jì)。
　　論文利用監(jiān)控視頻序列和真實(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在基于對(duì)極幾何約束的目標(biāo)相對(duì)空間位置確定方面，本文使用光束法平差的方法能夠得到目標(biāo)較準(zhǔn)確的空間位置；在單攝像機(jī)下的目標(biāo)絕對(duì)空間位置確定方面，本文基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)和無(wú)跡卡爾曼濾波(