高清視頻中目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著近年來(lái)人們對(duì)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(lái)越多，而視頻監(jiān)控不僅大量應(yīng)用于民用領(lǐng)域，在軍事領(lǐng)域也有著重要的地位。同時(shí)，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(jìn)。目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤是視頻監(jiān)控中最不可或缺的部分，幾十年來(lái)在國(guó)內(nèi)外均得到大量的研究與發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)控?cái)z像頭可能因?yàn)楦鞣N因素發(fā)生運(yùn)動(dòng)，如攝像機(jī)本身的抖動(dòng)或是攝像機(jī)被架設(shè)在移動(dòng)平臺(tái)上，給視頻監(jiān)控帶來(lái)了

2、巨大的挑戰(zhàn)。因此，研究攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤變得極為重要，同時(shí)，這也是一個(gè)難點(diǎn)。本文主要進(jìn)行了在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)高清視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作如下：
　　通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)有的技術(shù)與成果，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能劃分。本文采用實(shí)驗(yàn)室自制相機(jī)組成的相機(jī)陣列進(jìn)行高清視頻的圖像采集，通過(guò)相機(jī)陣列可以擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)控視場(chǎng)范圍。考慮到FPGA具有較高集成度可以進(jìn)行復(fù)雜的邏輯和時(shí)序設(shè)計(jì)，以及其強(qiáng)

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(shí)時(shí)性。另外PC機(jī)可以簡(jiǎn)單方便的進(jìn)行指令控制以及處理復(fù)雜的跟蹤算法。本文采用復(fù)合系統(tǒng)，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制作了基于FPGA的硬件電路平臺(tái)，并且與前端相機(jī)陣列、PC機(jī)終端相結(jié)合搭建整個(gè)系統(tǒng)。
　　針對(duì)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致相鄰幀圖像背景也發(fā)生運(yùn)動(dòng)，本文采用了全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行背景校正。通過(guò)對(duì)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(diǎn)的改進(jìn)塊搜索算法。

4、相對(duì)于全搜索算法，該算法的運(yùn)算量大大降低，同時(shí)避免了三步搜索算法搜索容易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，并且適合于硬件設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)背景校正后的圖像序列采用幀間差分法，并進(jìn)行濾波二值化，獲取場(chǎng)景中的目標(biāo)信息。最后對(duì)該算法進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)Verilog編程，在FPGA上完成目標(biāo)檢測(cè)，成功提取場(chǎng)景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)。
　　以PC機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中心并且根據(jù)硬件平臺(tái)獲取的目標(biāo)信息完成對(duì)目標(biāo)的跟蹤。通過(guò)MFC編程實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，由PC下達(dá)控制指令