面向智能監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景建模與目標(biāo)跟蹤算法研究.pdf

1、智能視頻監(jiān)控技術(shù)是新興的一個(gè)研究方向，是近年來(lái)計(jì)算機(jī)視覺研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。而視頻超分辨率重建、視頻圖像分割、場(chǎng)景建模與目標(biāo)跟蹤是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是目標(biāo)識(shí)別、行為分析等更高層次的視頻分析技術(shù)的基礎(chǔ)。本文基于視頻分析的應(yīng)用，對(duì)視頻超分辨率重建、視頻圖像分割、動(dòng)態(tài)場(chǎng)景建模以及視頻目標(biāo)跟蹤等智能視頻分析核心技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　首先研究了視頻超分辨率算法。視頻超分辨率算法的一個(gè)必要步驟是視頻的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，而相對(duì)于其它的圖

2、像匹配算法，基于特征點(diǎn)的視頻匹配算法具有更高的魯棒性，但是基于特征點(diǎn)匹配算法的精確度受特征點(diǎn)的定位、選取和匹配誤差的影響很大。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出將粒子濾波應(yīng)用到視頻超分辨率的運(yùn)動(dòng)估計(jì)問(wèn)題中，用粒子濾波來(lái)修正匹配誤差，并針對(duì)粒子濾波中的粒子匱乏問(wèn)題改進(jìn)基本粒子濾波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的算法比其它經(jīng)典濾波算法估計(jì)精度有了明顯地提高，充分體現(xiàn)了提出算法的有效性;而且本文提出的算法在超分辨率重建中能更精確地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，匹配精度和穩(wěn)定性

3、方面優(yōu)于文獻(xiàn)中提到的其它超分辨率重建算法。
　　其次研究了圖像的閾值分割問(wèn)題，提出一種局部變異粒子群算法來(lái)解決多閾值分割問(wèn)題。最大類間方差閾值化(OTSU)算法是常用的圖像閾值分割算法，但由于其計(jì)算的窮舉性，使其無(wú)法完成多閾值分割任務(wù)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文提出利用局部變異粒子群算法解決多閾值OTSU算法的圖像分割問(wèn)題。局部變異粒子群算法中，當(dāng)粒子滿足變異條件時(shí)對(duì)粒子進(jìn)行局部變異操作，代替原來(lái)重新初始化的操作過(guò)程，即減少了工作量，又有

4、效保留了前期工作的有用信息。實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)于經(jīng)典的粒子群算法，局部變異粒子群算法有更快的收斂速度，平均收斂精度有了明顯地提高，而且有效地解決了多閾值OTSU算法的圖像分割問(wèn)題。
　　第三研究了動(dòng)態(tài)場(chǎng)景建模問(wèn)題，提出一種自適應(yīng)混合高斯建模算法?；旌细咚狗植妓惴ㄊ且环N常用的背景建模算法，但如何選擇背景更新速率是算法的關(guān)鍵。基本混合高斯分布模型所有區(qū)域采取固定的更新速率，使得無(wú)法適應(yīng)不同變化速度的場(chǎng)景。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文提出自適應(yīng)混合高

5、斯建模算法，將一般的混合高斯建模與背景差分算法相結(jié)合，并對(duì)背景差分檢測(cè)出的前景和背景區(qū)域采用不同的更新速率，對(duì)前景區(qū)域采用自適應(yīng)更新速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于目前流行的其他背景建模方法，本文提出的算法能夠更有效地濾除動(dòng)態(tài)場(chǎng)景內(nèi)的局部運(yùn)動(dòng)，較好地對(duì)背景進(jìn)行建模，克服背景噪聲。
　　第四，研究了目標(biāo)跟蹤算法，在分析連續(xù)自適應(yīng)均值偏移算法(Camshift)原理的基礎(chǔ)上，提出一種快速連續(xù)自適應(yīng)均值偏移算法(FCshift)。經(jīng)典的視頻目

6、標(biāo)跟蹤算法Camshift算法具備計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)，但在某些實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的領(lǐng)域，如何進(jìn)一步縮小Camshift算法的計(jì)算量仍然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此問(wèn)題尚無(wú)深入討論。本文通過(guò)對(duì)Camshift中迭代過(guò)程和幀間計(jì)算量進(jìn)行建模，定量的分析了擴(kuò)展窗口的大小與計(jì)算量之間的關(guān)系，推導(dǎo)出優(yōu)化擴(kuò)展窗口的計(jì)算依據(jù)，從而提出快速連續(xù)自適應(yīng)均值偏移算法FCshift。實(shí)驗(yàn)表明，在相同實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下，F(xiàn)Cshift的平均運(yùn)行時(shí)間比使用各種擴(kuò)展率的C