具有跟蹤功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

摘 要：隨著計算機、網(wǎng)絡和存儲容量的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控步入了全數(shù)字化的網(wǎng)絡時代，稱為第三代遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本文最終實現(xiàn)了一個具有視頻跟蹤功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對特定運動目標的動、靜背景下的跟蹤。

關鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng)；目標跟蹤；靜背景；動背景

中圖分類號：TP391.44

1 系統(tǒng)組成

本視頻監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成：前端主機、視頻服務器、云臺和攝像機。

本系統(tǒng)中視頻服務器使用的是杭州?？倒境銎返腄S-6001HF-A型視頻服務器。該視頻服務器是專為遠程監(jiān)控而設計的嵌入式數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品，采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)（RTOS）和嵌入式MPU處理器，完全脫離PC平臺，系統(tǒng)調(diào)度效率高，代碼固化在FLASH中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。該視頻服務器具有視頻信號硬件壓縮功能，壓縮碼流通過網(wǎng)絡進行傳輸。它具有1路視頻、音頻輸入，視頻分辨率最高支持D1（4CIF），也可以選擇DCIF、2CIF、CIF和QCIF。系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流如圖1所示。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流圖

在本視頻監(jiān)控系統(tǒng)中：前端主機通過光纖與視頻服務器相連，視頻服務器通過視頻線和485總線與云臺和攝像機相連。前端主機和視頻服務器之間采用的是TCP/IP協(xié)議。

對于視頻信號：原始的視頻信號通過視頻線從攝像機傳輸?shù)揭曨l服務器；視頻服務器對采集到的原始視頻信號進行壓縮編碼，然后將壓縮后的視頻流通過光纖傳送到前端主機；前端主機收到壓縮的視頻流后，通過視頻監(jiān)控軟件將其解碼、播放。對于云臺的控制信號：云臺的控制信號從前端主機發(fā)出，通過光纖傳送到視頻服務器；視頻服務器通過485總線將云臺的控制信號傳送給云臺；云臺接受控制命令，實現(xiàn)控制攝像機。

其中云臺解碼器采用PELCO公司的PELCO-D協(xié)議。該協(xié)議是PELCO公司開發(fā)的用于解碼器通訊的協(xié)議，通訊指令由7個字節(jié)組成。

2 特定目標跟蹤程序流程

本文研究的特定目標跟蹤包括兩種情況：動背景下的特定目標跟蹤與靜背景下的特定目標跟蹤。

2.1 靜背景下跟蹤程序流程。靜背景下的特定目標跟蹤是指攝像頭固定，只對視場內(nèi)的特定目標進行檢測與運動軌跡的跟蹤。本文主要研究了靜背景下二值幀差分法和其與CamShift跟蹤算法結合的跟蹤方法。程序的流程詳見第6章“基于靜背景下二值幀差分法的CamShift算法流程”。

2.2 動背景下跟蹤程序流程。動背景下的特定目標跟蹤是指攝像頭隨著特定運動目標移動，始終保持特定目標在圖像的中心附近。本文研究的動背景下特定目標跟蹤的主要方法是：首先通過圖像采集設備實時采集監(jiān)視場景視頻圖像，根據(jù)目標的顏色信息利用圖像分割技術分割出特定目標，進行后處理，提取出目標的特征；如果存在多個目標，需要在后續(xù)視頻圖像中利用提取的目標特征對目標進行識別；判斷出目標的當前位置是否為圖像中心，如果不在圖像的中心需要計算攝像頭運動的方向，獲得控制云臺的參數(shù)；最后，通過控制云臺，使目標始終位于圖像的中心，實現(xiàn)對特定目標的跟蹤。程序流程圖如下：（說明：假設在系統(tǒng)初始運行時，視頻圖像中僅存在一個目標，并且該目標為待跟蹤目標。所以程序起始運行時執(zhí)行到“保存目標特征”，不需要判斷目標個數(shù)是否大于1，這時目標數(shù)一定是1。在后續(xù)的循環(huán)中由于攝像頭的轉(zhuǎn)動才可能出現(xiàn)異物，需要判斷目標個數(shù)。）

圖2 動背景下跟蹤流程圖

3 系統(tǒng)軟件界面

本系統(tǒng)采用編程工具Visual C++實現(xiàn)。在杭州?？倒境銎返腄S-6001HF-A型視頻服務器的二次開發(fā)包基礎上進行二次開發(fā)。主要添加了動背景下和靜背景下的跟蹤功能。本視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件界面中包括動背景下的跟蹤窗口（左上角）和靜背景下的跟蹤窗口（中間部分）。系統(tǒng)軟件界面由下圖所示：

圖3 系統(tǒng)軟件界面

4 結束語

文章在研究了運動目標檢測方法的基礎上，設計開發(fā)了一個具有視頻跟蹤功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對特定運動目標的動、靜背景下的跟蹤。

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作者簡介：席寧（1977.09-），女，遼寧錦州人，碩士，副教授，主要從事計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)挖掘、計算機應用設計。

作者單位：遼寧石化職業(yè)技術學院，遼寧錦州 121001