高清視頻中目標檢測與跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著近年來人們對城市安全的日益重視，視頻監(jiān)控在人們生活中出現(xiàn)的也越來越多，而視頻監(jiān)控不僅大量應用于民用領(lǐng)域，在軍事領(lǐng)域也有著重要的地位。同時，數(shù)字圖像處理技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)的飛速發(fā)展促使著視頻監(jiān)控由傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控逐步向高清數(shù)字視頻監(jiān)控邁進。目標檢測與跟蹤是視頻監(jiān)控中最不可或缺的部分，幾十年來在國內(nèi)外均得到大量的研究與發(fā)展。在實際應用中，監(jiān)控攝像頭可能因為各種因素發(fā)生運動，如攝像機本身的抖動或是攝像機被架設(shè)在移動平臺上，給視頻監(jiān)控帶來了

2、巨大的挑戰(zhàn)。因此，研究攝像機運動狀態(tài)下的目標檢測和跟蹤變得極為重要，同時，這也是一個難點。本文主要進行了在攝像機運動狀態(tài)下對高清視頻進行實時目標檢測和跟蹤系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。本文的主要工作如下：
　　通過學習現(xiàn)有的技術(shù)與成果，根據(jù)實際應用需求，進行了系統(tǒng)設(shè)計及功能劃分。本文采用實驗室自制相機組成的相機陣列進行高清視頻的圖像采集，通過相機陣列可以擴大系統(tǒng)的監(jiān)控視場范圍。考慮到FPGA具有較高集成度可以進行復雜的邏輯和時序設(shè)計，以及其強

3、大的并行處理能力可以快速的處理高清視頻數(shù)據(jù)以保證系統(tǒng)的實時性。另外PC機可以簡單方便的進行指令控制以及處理復雜的跟蹤算法。本文采用復合系統(tǒng)，結(jié)合兩者的優(yōu)點，設(shè)計并制作了基于FPGA的硬件電路平臺，并且與前端相機陣列、PC機終端相結(jié)合搭建整個系統(tǒng)。
　　針對攝像機的運動會導致相鄰幀圖像背景也發(fā)生運動，本文采用了全局運動估計與補償?shù)姆椒▉磉M行背景校正。通過對圖像塊匹配法的研究，采用了一種結(jié)合全局搜索法和三步搜索法優(yōu)點的改進塊搜索算法。

4、相對于全搜索算法，該算法的運算量大大降低，同時避免了三步搜索算法搜索容易陷入局部最優(yōu)的缺點，并且適合于硬件設(shè)計。通過對背景校正后的圖像序列采用幀間差分法，并進行濾波二值化，獲取場景中的目標信息。最后對該算法進行硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過Verilog編程，在FPGA上完成目標檢測，成功提取場景內(nèi)出現(xiàn)的目標。
　　以PC機作為整個系統(tǒng)的控制中心并且根據(jù)硬件平臺獲取的目標信息完成對目標的跟蹤。通過MFC編程實現(xiàn)人機交互，由PC下達控制指令