主動視頻監(jiān)控中若干問題的研究.pdf

1、隨著人們安全防范意識的增強，視頻監(jiān)控得到了廣泛的普及，越來越多的攝像機被安裝在機場、商店、停車場、交通路口等場所。為了提高監(jiān)控的準確性和監(jiān)控效率，視頻監(jiān)控需要向智能化方向上發(fā)展，產(chǎn)生了所謂的智能視頻監(jiān)控。這一技術(shù)包括在視頻圖像序列中自動地進行運動目標的檢測、目標跟蹤、目標分類和行為理解等方面的內(nèi)容，目的是在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算機能夠理解視頻畫面中的內(nèi)容。本文將可移動的動態(tài)攝像機引入到由靜止攝像機構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)中，討

2、論該系統(tǒng)所涉及到的攝像機標定、手眼關(guān)系的標定、移動目標的提取和跟蹤、兩個攝像機之間目標的匹配以及對動態(tài)攝像機運動平臺的伺服控制等問題。 首先討論了攝像機標定問題和手眼關(guān)系的標定問題，這方面的具體工作如下：(1)提出的一種利用環(huán)境中目標物體運動的已知信息，求解攝像機的內(nèi)參數(shù)問題的方法。該方法的基本思想是：讓被攝物體作三個不在同一平面的平移運動，然后，根據(jù)每次平移運動前后攝像機獲取的兩幅不同圖像特征點的對應關(guān)系，建立方程，求解攝像機

3、的內(nèi)部參數(shù)。通過引入了中間變量，以避免求解非線性方程，在物體上選擇多個特征點，可以得到一個線性方程組。并且考慮未知量之間的約束條件，利用Lagrange乘數(shù)法對方程組求解。(2)提出了一種內(nèi)參數(shù)異構(gòu)情況下攝像機平移位置的測定方法。該方法核心是給出了焦距變化時圖像平面極點的求解方法，進而可求出攝像機的運動方向，并實現(xiàn)攝像機平移位置的測定，同時也給出了在攝像機焦距調(diào)整后，焦距檢測的簡單方法。(3)提出了一種新的手眼關(guān)系的標定方法。該方法是一

4、種自標定方法。需要場景中兩個特征點，通過控制攝像機運動平臺的做兩次平移和兩次旋轉(zhuǎn)運動，即可通過圖像之間的對應關(guān)系求出手眼關(guān)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。與以往算法的不同之處在于，在計算手眼關(guān)系的平移向量時，讓攝像機平臺進行純旋轉(zhuǎn)運動，再對攝像機坐標系進行虛設(shè)旋轉(zhuǎn)變換使旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為平移問題。同時，也給出了基于主動視覺的空間點深度值計算方法。 其次，由于復雜的環(huán)境因素，使得背景模型越來越復雜。為了提高運動目標檢測的執(zhí)行效率，提出了一種基于圖

5、像塊的多像素背景模型的構(gòu)建方法，該方法將視頻圖像分塊，以圖像塊的特征來構(gòu)建背景模型。并給出了基于圖像塊的高斯混合背景模型和LOTS背景模型。并進行了實驗驗證。 最后，為了克服由靜止攝像機組成的監(jiān)控系統(tǒng)對目標跟蹤的不足，將手眼系統(tǒng)引入到視頻監(jiān)控中。提出了一種主動的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它是由一個固定的靜止攝像機加上一個可移動的動態(tài)攝像機組成的雙攝像機監(jiān)控系統(tǒng)。其目的是對異常目標進行實時的跟蹤并控制動態(tài)攝像機運動平臺使所要跟蹤移動目標總是出

6、現(xiàn)在動態(tài)攝像機圖像的中心位置。該系統(tǒng)在標定攝像機和手眼關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用所監(jiān)控的環(huán)境特點，給出兩個攝像機圖像平面之間的近似的單應性關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)，建立兩個攝像機之間目標匹配的方法。系統(tǒng)在靜態(tài)攝像機的圖像平面上建立目標的2D運動模型，采用卡爾曼濾波實現(xiàn)目標運動位置的預測，然后再利用單應性關(guān)系，得到在動態(tài)攝像機圖像平面上對應目標的位置預測，計算動態(tài)攝像機平臺所要旋轉(zhuǎn)的角度，實現(xiàn)對該攝像機的運動控制，同時也討論了系統(tǒng)的誤差補償?shù)燃夹g(shù)問題。