主動(dòng)視頻監(jiān)控中若干問題的研究.pdf

1、隨著人們安全防范意識(shí)的增強(qiáng)，視頻監(jiān)控得到了廣泛的普及，越來越多的攝像機(jī)被安裝在機(jī)場(chǎng)、商店、停車場(chǎng)、交通路口等場(chǎng)所。為了提高監(jiān)控的準(zhǔn)確性和監(jiān)控效率，視頻監(jiān)控需要向智能化方向上發(fā)展，產(chǎn)生了所謂的智能視頻監(jiān)控。這一技術(shù)包括在視頻圖像序列中自動(dòng)地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)分類和行為理解等方面的內(nèi)容，目的是在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算機(jī)能夠理解視頻畫面中的內(nèi)容。本文將可移動(dòng)的動(dòng)態(tài)攝像機(jī)引入到由靜止攝像機(jī)構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)中，討

2、論該系統(tǒng)所涉及到的攝像機(jī)標(biāo)定、手眼關(guān)系的標(biāo)定、移動(dòng)目標(biāo)的提取和跟蹤、兩個(gè)攝像機(jī)之間目標(biāo)的匹配以及對(duì)動(dòng)態(tài)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的伺服控制等問題。 首先討論了攝像機(jī)標(biāo)定問題和手眼關(guān)系的標(biāo)定問題，這方面的具體工作如下：(1)提出的一種利用環(huán)境中目標(biāo)物體運(yùn)動(dòng)的已知信息，求解攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)問題的方法。該方法的基本思想是：讓被攝物體作三個(gè)不在同一平面的平移運(yùn)動(dòng)，然后，根據(jù)每次平移運(yùn)動(dòng)前后攝像機(jī)獲取的兩幅不同圖像特征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立方程，求解攝像機(jī)

3、的內(nèi)部參數(shù)。通過引入了中間變量，以避免求解非線性方程，在物體上選擇多個(gè)特征點(diǎn)，可以得到一個(gè)線性方程組。并且考慮未知量之間的約束條件，利用Lagrange乘數(shù)法對(duì)方程組求解。(2)提出了一種內(nèi)參數(shù)異構(gòu)情況下攝像機(jī)平移位置的測(cè)定方法。該方法核心是給出了焦距變化時(shí)圖像平面極點(diǎn)的求解方法，進(jìn)而可求出攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，并實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)平移位置的測(cè)定，同時(shí)也給出了在攝像機(jī)焦距調(diào)整后，焦距檢測(cè)的簡(jiǎn)單方法。(3)提出了一種新的手眼關(guān)系的標(biāo)定方法。該方法是一

4、種自標(biāo)定方法。需要場(chǎng)景中兩個(gè)特征點(diǎn)，通過控制攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的做兩次平移和兩次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即可通過圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系求出手眼關(guān)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。與以往算法的不同之處在于，在計(jì)算手眼關(guān)系的平移向量時(shí)，讓攝像機(jī)平臺(tái)進(jìn)行純旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再對(duì)攝像機(jī)坐標(biāo)系進(jìn)行虛設(shè)旋轉(zhuǎn)變換使旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為平移問題。同時(shí)，也給出了基于主動(dòng)視覺的空間點(diǎn)深度值計(jì)算方法。 其次，由于復(fù)雜的環(huán)境因素，使得背景模型越來越復(fù)雜。為了提高運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的執(zhí)行效率，提出了一種基于圖

5、像塊的多像素背景模型的構(gòu)建方法，該方法將視頻圖像分塊，以圖像塊的特征來構(gòu)建背景模型。并給出了基于圖像塊的高斯混合背景模型和LOTS背景模型。并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 最后，為了克服由靜止攝像機(jī)組成的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)跟蹤的不足，將手眼系統(tǒng)引入到視頻監(jiān)控中。提出了一種主動(dòng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它是由一個(gè)固定的靜止攝像機(jī)加上一個(gè)可移動(dòng)的動(dòng)態(tài)攝像機(jī)組成的雙攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。其目的是對(duì)異常目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤并控制動(dòng)態(tài)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)使所要跟蹤移動(dòng)目標(biāo)總是出

6、現(xiàn)在動(dòng)態(tài)攝像機(jī)圖像的中心位置。該系統(tǒng)在標(biāo)定攝像機(jī)和手眼關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用所監(jiān)控的環(huán)境特點(diǎn)，給出兩個(gè)攝像機(jī)圖像平面之間的近似的單應(yīng)性關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)，建立兩個(gè)攝像機(jī)之間目標(biāo)匹配的方法。系統(tǒng)在靜態(tài)攝像機(jī)的圖像平面上建立目標(biāo)的2D運(yùn)動(dòng)模型，采用卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)位置的預(yù)測(cè)，然后再利用單應(yīng)性關(guān)系，得到在動(dòng)態(tài)攝像機(jī)圖像平面上對(duì)應(yīng)目標(biāo)的位置預(yù)測(cè)，計(jì)算動(dòng)態(tài)攝像機(jī)平臺(tái)所要旋轉(zhuǎn)的角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)該攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，同時(shí)也討論了系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)問題。