智能視頻分析系統(tǒng)設計與開發(fā).pdf

1、隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用，視頻監(jiān)控已經成為國家機關、企事業(yè)單位以及民用住宅安全防護的重要技術手段。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致的誤報警、漏報警。隨著計算機性能的提高和圖像處理技術的發(fā)展，智能視頻監(jiān)控表現出報警主動性強、可長時間工作、人力成本低等突出優(yōu)點，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，具有重大的學術研究價值與廣闊的市場應用前景。
　　本文以智能視頻分析算法研究為基

2、礎，以智能視頻分析系統(tǒng)的設計與實現為落腳點，設計并實現了入侵檢測、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，并進一步結合軌道交通、社區(qū)民防的具體應用，研制開發(fā)了長距離軌道線路智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和全天候多攝像機協(xié)同追蹤系統(tǒng)。在正文中，作者將通過方案設計、關鍵技術研究、系統(tǒng)搭建、運行效果等方面，對上述功能模塊和應用系統(tǒng)的算法原理和實現方法進行較為全面詳細的闡述。
　　本文開展的研究開發(fā)工作主要可歸納為以下幾個方面：

3、　　在對傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術以及圖像處理技術調研與學習的基礎上，研究設計了入侵檢測、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監(jiān)控視場內的環(huán)境變化，極大地降低了誤報、漏報現象的發(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果，通過對入侵檢測得到前景運動目標的幀間關系關聯與運動趨勢預測，實現了對逆行、穿越絆線等行為的檢測。火

4、情檢測技術則利用焰火在YCrCb色彩空間表現出的統(tǒng)計特性，結合模糊推理系統(tǒng)（FIS）進行決策。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、光照等引起的誤報警，實現火情的實時準確報警。作者將上述模塊進行集成與封裝，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，實現了全天候、全時段的入侵檢測。并且，提出一種視場透視還原技術，有效地去除了透視現象的影響，使出現在軌道線路不同位置的闖入目標均服從統(tǒng)一的閾值范圍約束，極大地減少透視現象導致的誤報警、漏報警，實現對長距離軌道線路的有效防護。同時，引入多級虛擬圍界分級報警策略，實現了對于受保護區(qū)域入侵行為的威脅度評

6、估。目前，該方案已經成功應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。
　　針對重要機關、社區(qū)內主要干道的防護需求，提出一種全天候的多攝像機協(xié)同目標追蹤系統(tǒng)實現方案。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，實現了穩(wěn)定的運動目標與背景的分離。采用了一種基于目標分區(qū)描述的粒子濾波目標跟蹤算法，實現了云臺攝像機對運動目標的穩(wěn)定追蹤。并且，利用一種輕量級的局部特征配準方法進行攝像機之間交疊視場