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重叠视野域内多摄像机目标跟踪技术研究

作　者: 张爽
导　师: 胡栋
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 视频监控目标跟踪交接颜色直方图视野分界线
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 85次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,随着全球对安全监控需求的日益增加,多摄像机智能监控系统日益引起人们的重视。利用各种视频分析算法,多摄像机监控系统能够扩大监控视野范围、解决目标遮挡、分析异常行为,因此有着广阔的应用前景。但随之也带来一些难点,比如目标在多摄像机当中的检测、跟踪、交接等技术必须加以解决。本文主要围绕智能监控系统中多摄像机协同的关键技术之一——目标交接技术进行重点研究。本文的主要内容和创新点如下:(1)提出了一种改进的颜色直方图匹配算法。目标利用颜色直方图进行匹配时,由于外界光照影响、颜色直方图缺少空间信息、目标被遮挡等原因,可能会造成直方图匹配的不准确。为了克服这个问题,本文首先对目标图像直方图进行均衡化;其次根据目标像素在空间中的不同位置,给像素加入权值,得到具有空间信息的加权颜色直方图,再对目标进行分块加权匹配,进一步加入空间信息;最后利用多帧分块匹配得到目标最佳模型,提取出目标完整的颜色直方图。实验结果表明本文提出的算法相比较于原算法无论在匹配相似度、区分度还是准确率上都有了明显地提高。(2)提出了一种改进的基于视野分界线目标交接算法。由于人工取点不精确的原因,基于单应矩阵视野分界线生成算法得到的视野分界线误差很大,交接时如果目标太过靠近就会产生错误匹配。为了克服这个问题,本文首先利用同步视频序列和RANSAC算法生成视野分界线;其次结合改进的颜色直方图匹配算法对靠近的目标进行二次匹配。实验结果表明本文提出的算法能有效解决上述产生的问题。(3)在分析原有多摄像机协同分配算法OSA不足的情况下,结合目标距离摄像机远近、目标任务优先级、摄像机负载3个要素,提出了一种新的多摄像机协同分配算法CDOSA,实验结果表明本文提出的算法无论对于单目标还是多目标摄像机系统的跟踪性能Qos都有了明显地提高。文章最后给出了对全文的总结,提出了本文算法当中还存在的不足,并对以后的研究工作作出了进一步的展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 多摄像机目标跟踪国内外研究现状  11-13
    1.2.1 多摄像机目标跟踪国外研究现状  12
    1.2.2 多摄像机目标跟踪国内研究现状  12-13
  1.3 多摄像机目标跟踪应用前景和技术难点  13-14
  1.4 本文的主要工作及内容安排  14-16
第二章多摄像机目标跟踪系统相关技术  16-27
  2.1 概述  16
  2.2 单摄像机目标跟踪关键技术  16-21
    2.2.1 摄像机标定  16-18
    2.2.2 目标检测  18-19
    2.2.3 目标分类  19-20
    2.2.4 目标跟踪  20-21
  2.3 多摄像机目标跟踪交接技术及其分析  21-24
    2.3.1 基于特征融合的目标跟踪交接算法  22
    2.3.2 基于三维信息的目标跟踪交接算法  22-23
    2.3.3 基于模型的目标跟踪交接算法  23
    2.3.4 基于队列的目标跟踪交接算法  23
    2.3.5 基于单应矩阵的目标跟踪交接算法  23-24
  2.4 摄像机协同分配算法  24-25
  2.5 本文的算法思想  25-26
    2.5.1 基于视野分界线的目标跟踪交接算法分析  25
    2.5.2 解决问题的思路  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第三章改进的多目标颜色直方图跟踪匹配算法研究  27-42
  3.1 概述  27
  3.2 颜色直方图匹配算法介绍与分析  27-30
    3.2.1 目标颜色直方图的概念  27-28
    3.2.2 目标颜色直方图匹配准则  28-29
    3.2.3 影响颜色直方图匹配准确性原因分析  29-30
  3.3 消除光照影响算法研究  30-34
    3.3.1 消除光照影响的必要性  30-31
    3.3.2 常用消除光照影响算法分析与介绍  31-33
    3.3.3 对于颜色直方图的修正  33-34
  3.4 空间-颜色直方图  34-38
    3.4.1 颜色空间信息的必要性  34-35
    3.4.2 空间颜色信息常用算法介绍  35
    3.4.3 加入空间信息的颜色直方图匹配  35-38
  3.5 基于图像序列的目标最佳模型获取  38-40
    3.5.1 解决遮挡情况的必要性  38-39
    3.5.2 目标模型获取  39-40
  3.6 改进的多目标颜色直方图匹配算法总流程  40-41
  3.7 本章小结  41-42
第四章基于改进的视野分界线目标跟踪交接算法研究  42-56
  4.1 概述  42
  4.2 目标跟踪交接问题的产生  42-43
  4.3 一种新的视野分界线生成方法  43-49
    4.3.1 多摄像机视野分界线介绍  43-44
    4.3.2 基于单应矩阵的视野分界线生成方法  44-46
    4.3.3 基于视频序列的视野分界线生成方法  46-48
    4.3.4 RANSAC 直线拟合思想  48-49
  4.4 多摄像机目标一致性关系的建立  49-53
    4.4.1 目标区域性判断  49-50
    4.4.2 目标对应关系的建立  50-53
  4.5 基于改进的视野分界线目标跟踪交接算法  53-54
  4.6 本章小结  54-56
第五章监控系统中多摄像机协同分配算法研究  56-61
  5.1 概述  56-57
  5.2 监控系统多摄像机协同  57-60
    5.2.1 多摄像机协同分配算法和框架  57-59
    5.2.2 协同分配算法性能评价指标函数QOS  59-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章实验结果与分析  61-80
  6.1 实验平台与测试方法  61-62
  6.2 改进的颜色直方图匹配算法实验结果  62-71
    6.2.1 测试条件  62
    6.2.2 改进的颜色直方图匹配实验结果  62-69
    6.2.3 基于图像序列的颜色直方图匹配实验结果  69-71
  6.3 基于改进视野分界线目标交接算法实验结果  71-76
    6.3.1 视野分界线生成实验结果  71-73
    6.3.2 基于改进的视野分界线目标交接算法实验结果  73-76
  6.4 摄像机协同分配算法实验结果  76-79
  6.5 本章小结  79-80
第七章总结与展望  80-82
  7.1 总结  80-81
  7.2 展望  81-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
攻读硕士学位期间的学术论文、科研项目  87

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