智能视频分析系统设计与开发

视频监控论文 智能视频分析论文 入侵检测论文
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随着视频监控系统的广泛应用,视频监控已经成为国家机关、企事业单位以及民用住宅安全防护的重要技术手段。传统的视频监控主要依赖于人工监看,很难避免值班人员由于疲劳或脱岗导致的误报警、漏报警。随着计算机性能的提高和图像处理技术的发展,智能视频监控表现出报警主动性强、可长时间工作、人力成本低等突出优点,逐渐成为发展的趋势。智能视频分析,作为智能视频监控的核心,具有重大的学术研究价值与广阔的市场应用前景。本文以智能视频分析算法研究为基础,以智能视频分析系统的设计与实现为落脚点,设计并实现了入侵检测、逆行检测、绊线检测、火情检测等智能视频分析基本功能模块,并进一步结合轨道交通、社区民防的具体应用,研制开发了长距离轨道线路智能视频监控系统和全天候多摄像机协同追踪系统。在正文中,作者将通过方案设计、关键技术研究、系统搭建、运行效果等方面,对上述功能模块和应用系统的算法原理和实现方法进行较为全面详细的阐述。本文开展的研究开发工作主要可归纳为以下几个方面:在对传统视频监控技术以及图像处理技术调研与学习的基础上,研究设计了入侵检测、逆行检测、绊线检测、火情检测等智能视频分析系统通常具有的功能模块。入侵检测模块改进了传统帧差法的背景模型的建模与更新方法,使背景模型能够更好地适应监控视场内的环境变化,极大地降低了误报、漏报现象的发生。逆行检测模块和绊线检测模块有效利用了入侵检测模块的处理结果,通过对入侵检测得到前景运动目标的帧间关系关联与运动趋势预测,实现了对逆行、穿越绊线等行为的检测。火情检测技术则利用焰火在YCrCb色彩空间表现出的统计特性,结合模糊推理系统(FIS)进行决策。相比常规的轻量级焰火检测方法,该方法可极大减少红色物体、光照等引起的误报警,实现火情的实时准确报警。作者将上述模块进行集成与封装,开发了轻量级的智能视频分析二次开发包IVAT(IntelligentVideo Analysis Toolkit),并成功应用于针对研究室研制的Smart Security Eyes智能视频分析系统。针对长距离轨道线路监控防护的需求,提出一种多光谱成像的智能入侵检测方案。该方案利用了非制冷式焦平面红外热成像在光照变化、天气变化下的成像稳定性,实现了全天候、全时段的入侵检测。并且,提出一种视场透视还原技术,有效地去除了透视现象的影响,使出现在轨道线路不同位置的闯入目标均服从统一的阈值范围约束,极大地减少透视现象导致的误报警、漏报警,实现对长距离轨道线路的有效防护。同时,引入多级虚拟围界分级报警策略,实现了对于受保护区域入侵行为的威胁度评估。目前,该方案已经成功应用于重庆市轨道交通三号线渝澳大桥段的轨道线路安全防护。针对重要机关、社区内主要干道的防护需求,提出一种全天候的多摄像机协同目标追踪系统实现方案。该方案同样利用了非制冷式焦平面红外热成像在光照变化、天气变化下的成像稳定性,实现了稳定的运动目标与背景的分离。采用了一种基于目标分区描述的粒子滤波目标跟踪算法,实现了云台摄像机对运动目标的稳定追踪。并且,利用一种轻量级的局部特征配准方法进行摄像机之间交叠视场的匹配,从而实现了多个摄像机之间的协同追踪。
摘要第3-5页
ABSTRACT第5-6页
1 绪论第9-19页
    1.1 课题背景及意义第9-10页
    1.2 视频分析系统的发展与现状第10-15页
        1.2.1 视频监控技术第11-13页
        1.2.2 智能视频监控技术第13-15页
    1.3 课题研究的难点第15-16页
    1.4 本文的研究内容第16-17页
    1.5 本文的章节安排第17-19页
2 智能视频分析基本功能的设计与实现第19-29页
    2.1 引言第19页
    2.2 算法设计第19-26页
        2.2.1 入侵检测第19-21页
        2.2.2 逆行检测第21-22页
        2.2.3 绊线检测第22-24页
        2.2.4 火情检测第24-26页
    2.3 软件设计与实现第26-28页
    2.4 本章小结第28-29页
3 长距离轨道线路智能视频监控系统设计与实现第29-45页
    3.1 引言第29页
    3.2 方案设计第29-31页
    3.3 关键技术研究第31-38页
        3.3.1 多光谱成像监控技术第31-33页
        3.3.2 视场透视还原技术第33-36页
        3.3.3 分级预警技术第36-38页
    3.4 系统搭建第38-39页
    3.5 运行效果第39-44页
    3.6 本章小结第44-45页
4 全天候多摄像机协同目标追踪系统设计与实现第45-54页
    4.1 引言第45页
    4.2 系统设计方案第45-47页
    4.3 系统关键技术研究第47-51页
        4.3.1 目标追踪第47-49页
        4.3.2 摄像机姿态估计第49-50页
        4.3.3 多摄像机协同追踪第50-51页
    4.4 系统基本功能的实现第51-53页
        4.4.1 全天候多摄像机协同目标追踪系统运行效果第51-52页
        4.4.2 分析与总结第52-53页
    4.5 本章小结第53-54页
5 总结和展望第54-56页
    5.1 工作总结第54-55页
    5.2 工作展望第55-56页
致谢第56-57页
参考文献第57-60页
附录第60页
    A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录第60页
    B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录第60页
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