基于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤技術(shù)分析

宋鵬飛

摘要：隨著數(shù)字化和信息網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到日常生活的管控工作中，視頻監(jiān)控的作用在運(yùn)用的過程中日益凸顯。由視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)程來看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化技術(shù)極大程度地滿足了社會(huì)的需求。文章針對(duì)智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)中的目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤技術(shù)進(jìn)行類別分析，比較每種方法之間的技術(shù)特點(diǎn)和利弊點(diǎn)，最后總結(jié)了智能視頻系統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用策略。

關(guān)鍵詞：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng);目標(biāo)檢測(cè);跟蹤關(guān)鍵技術(shù)

引言：

隨著信息時(shí)代的快速發(fā)展，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)新型的技術(shù)領(lǐng)域和學(xué)術(shù)方向受到了廣泛的關(guān)注，該系統(tǒng)融合了多媒體通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺感官技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)主要適用于對(duì)安全要求極高的場(chǎng)合，比如軍隊(duì)、公安、金店、銀行等區(qū)域，彌補(bǔ)了對(duì)這些場(chǎng)所進(jìn)行安全保護(hù)工作的不足之處。比如銀行出現(xiàn)盜竊活動(dòng)時(shí)，智能視頻系統(tǒng)可以立即發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)，保證工作人員和警方可同時(shí)根據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)做出應(yīng)急危險(xiǎn)解救處理，避免國家財(cái)產(chǎn)和安全問題受到威脅。

一、目標(biāo)檢測(cè)的主要方法及分析

目標(biāo)檢測(cè)是智能視頻監(jiān)控的基本工作流程，現(xiàn)在智能視頻系統(tǒng)中最常見的檢測(cè)方法主要包括以下四種方法。

（一）幀差法

如果一幅圖像在某一位置的物體上的變化，那么對(duì)應(yīng)位置的灰度也隨之進(jìn)行一定程度的變化，對(duì)應(yīng)來說，物體保持不變的部分，灰度也同樣不會(huì)發(fā)生變化或者只發(fā)生微小變化，幀差法正是運(yùn)用這一核心思想對(duì)圖像進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)法只是需要將序列圖像中鄰近兩幅圖像像素灰度之間的趨同進(jìn)行綜合比較。這種算法是通過對(duì)時(shí)間序列圖像歷史信息的運(yùn)用去契合低對(duì)比度的時(shí)間排序圖像，由此可以推斷出冗雜背景下目標(biāo)以多種形態(tài)去運(yùn)動(dòng)的具體方式。幀差法對(duì)輕微或緩慢運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)，還能預(yù)計(jì)物體的大小和位移的長(zhǎng)度。但是這一檢測(cè)方法的難點(diǎn)在于算法復(fù)雜，主觀判斷行為多，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（二）光流法

光流是指在一定空間中，運(yùn)動(dòng)物體的被檢測(cè)表層上通過像素點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。光流場(chǎng)是將物體點(diǎn)的三維運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)以平面圖像的形式呈現(xiàn)。相關(guān)研究學(xué)者對(duì)光流檢驗(yàn)計(jì)算技術(shù)進(jìn)行了分析并得出結(jié)論，可以將其運(yùn)用理論與數(shù)學(xué)方法的形式進(jìn)行差異區(qū)分，主要包括微分法、區(qū)域?qū)?yīng)法、能量運(yùn)用法和相位運(yùn)用法，微分法和區(qū)域?qū)?yīng)法是光流檢測(cè)中最常見的方法。光流檢測(cè)法不僅可以得到比較準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，還可以計(jì)算出速度的信息，但是這種算法受噪音的影響較大，在對(duì)目標(biāo)的跟蹤的過程中隱藏起來有一定的難度。

（三）背景差法

背景差法是在視頻運(yùn)動(dòng)拆分中最經(jīng)常用到的檢測(cè)方法，它的方法理論指導(dǎo)是比較輸入的圖像和背景模型之間的差異，灰度特征的變化是差異度的重要表現(xiàn)，可以采用直方圖上直觀的數(shù)據(jù)變化來評(píng)估異常狀況的發(fā)生。傳統(tǒng)固有的背景差法在對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的過程中，首先要將背景中的每個(gè)像素進(jìn)行統(tǒng)一整合并建立模型，然后將圖像和模型進(jìn)行對(duì)比，在限制的閾值內(nèi)篩選出圖像與模型出現(xiàn)偏差的像素點(diǎn)，最后對(duì)圖像進(jìn)行二次數(shù)值整理，最終得到前景像素的整合。除此之外，模型還要根據(jù)動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景變化去調(diào)整周期背景。創(chuàng)建背景模型和保證背景狀態(tài)的情況下去適應(yīng)實(shí)際環(huán)境的變化是背景差法最大的難點(diǎn)。

二、目標(biāo)跟蹤的主要策略和分析

（一）根據(jù)目標(biāo)跟蹤檢測(cè)的時(shí)間分析

目標(biāo)跟蹤技術(shù)在從智能視頻檢測(cè)系統(tǒng)中提煉出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之后，通過獲取到的目標(biāo)位置和目標(biāo)狀態(tài)信息去創(chuàng)建跟蹤模型，在前后幀差的對(duì)比程度去追蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)走向，完成對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確跟蹤。在現(xiàn)如今的應(yīng)用中，目標(biāo)數(shù)量多少是不確定因素，而且目標(biāo)的多元性、光照條件，環(huán)境背景、其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)跟蹤目標(biāo)的遮擋等因素都會(huì)對(duì)目標(biāo)的追蹤帶來一定的阻礙。跟蹤目標(biāo)技術(shù)和目標(biāo)檢測(cè)從時(shí)間上來劃分可以分為以下三大類，主要包括先檢測(cè)后跟蹤、先跟蹤后檢測(cè)、同步檢測(cè)和跟蹤。先檢測(cè)后跟蹤主要是先檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在每一幀圖像上呈現(xiàn)的狀態(tài)，將當(dāng)前圖像與模型的匹配程度去實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤。這種方法是運(yùn)用傳統(tǒng)的信號(hào)和數(shù)據(jù)圖像的處理模式，檢測(cè)過程沒有將跟蹤過程獲取的數(shù)據(jù)完全用上。先跟蹤后檢測(cè)是先建設(shè)目標(biāo)下一幀可能在的位置和狀況，然后通過檢測(cè)的結(jié)果對(duì)預(yù)判值進(jìn)行調(diào)整。這一技術(shù)方法的運(yùn)用難度在于需要熟練掌握目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律。檢測(cè)跟蹤同步技術(shù)是圖像序列中同步開展目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤工作，將兩者相結(jié)合，檢測(cè)要根據(jù)跟蹤的數(shù)值去掌握目標(biāo)的所在區(qū)域，跟蹤是要通過檢測(cè)提供目標(biāo)觀察數(shù)據(jù)去進(jìn)行分析，檢測(cè)和跟蹤工作之間起到相互協(xié)助的作用。

（二）根據(jù)跟蹤目標(biāo)特征差異分析

從跟蹤目標(biāo)的特征差異方面進(jìn)行劃分，目標(biāo)跟蹤形式可以從顏色、形狀、區(qū)域和特征等多種方法進(jìn)行開展和實(shí)施。除此之外，檢測(cè)跟蹤方法可以通過目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)設(shè)置動(dòng)態(tài)的攝像設(shè)備和靜態(tài)的攝像設(shè)備去進(jìn)行目標(biāo)跟蹤。如果從跟蹤目標(biāo)的數(shù)量進(jìn)行劃分的話，有單個(gè)目標(biāo)跟蹤和多個(gè)目標(biāo)跟蹤的區(qū)別。

三、實(shí)際應(yīng)用策略和措施

智能視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在城市安全、治安管控、交通防治等相關(guān)方面得到了廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)在上述工作中對(duì)于目標(biāo)的檢測(cè)和追蹤起到了至關(guān)重要的作用。公安派出所是公安機(jī)關(guān)的基層戰(zhàn)斗群體，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，城市犯罪的工具和模式也是多種多樣，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要不斷的升級(jí)和優(yōu)化，保證對(duì)安全的高度保障。上海市的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在全市18個(gè)區(qū)縣級(jí)的派出所完成了安裝建設(shè)工作，該系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移，其規(guī)模程度、資源共享效率和安全保障效力都得到了實(shí)質(zhì)性的突破。智能視頻管控系統(tǒng)也是城市綜合管理的重要技術(shù)支持，上海作為交通擁堵、基礎(chǔ)設(shè)施齊全多樣、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的一線城市，人口流動(dòng)量也非常大，是產(chǎn)生犯罪行為的高發(fā)地區(qū)，一旦出現(xiàn)犯罪行為，襲擊目標(biāo)群體龐大，由此可見城市的反恐建設(shè)顯得尤為重要。

結(jié)束語：

信息化建設(shè)在不斷的推動(dòng)著智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的完善和改進(jìn)工作，系統(tǒng)中的技術(shù)含量和使用效力決定著系統(tǒng)在目標(biāo)跟蹤工作的作用程度。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是運(yùn)用科學(xué)技術(shù)去完成視頻監(jiān)控的高效管理，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)由“看見”延伸到“準(zhǔn)確地看見”，運(yùn)用目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)跟蹤技術(shù)去實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)位置和狀態(tài)的精準(zhǔn)判斷。

參考文獻(xiàn)

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