計算機視訊監控論文
近年來,隨著科學技術的進一步發展,通訊工程、計算機技術、影象處理、網路技術等也不斷創新和發展,進一步推動了視訊監控系統的建立和完善,而且計算機網路技術在人們的日常生產生活中也發揮著日益重要的作用。下文是小編為大家蒐集整理的關於的內容，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺談計算機智慧視訊監控之目標跟蹤
1 概述
在人類的活動所涉及的各種資訊中，以視覺資訊所佔是比重最大。人類主要依靠視覺系統來形成記憶。計算機視覺系統便是模擬人類視覺系統的某些功能，用攝像機和電腦代替人眼對目標進行識別、跟蹤、測量，實現計算機對三維景物世界的理解。計算機視覺是電腦科學和人工智慧的一個分支，目前既是工程領域也是科學領域裡一個極富有挑戰性的研究專案，它的實現，將給相關重要應用領域，如製造業、醫療診斷、檢驗以及軍事領域中的智慧、自主系統等，帶來質的改變。近三十年來，計算機視覺技術已經取得了突飛猛進的進展，它的巨大應用前景將使得這種發展勢頭繼續保持相當長的時期。
計算機視覺是通過運用各種成像系統代替人的視覺器官實現成像輸入的，再由計算機來代替大腦完成對視訊影象的分析和處理。目前有兩種技術途徑可以實現計算機的智慧視覺效果，一個是仿生學方法，另一個是工程方法。仿生學是從分析人類視覺入手，通過對人類視覺成因原理的瞭解，參考人類視覺建立一個計算模型，用計算機系統將所有的過程和結果一一重現。由於這種技術方法目前還有許多難題需要破解，進展十分緩慢，因此更多的考慮採用工程方法。工程方法脫離了人類視覺系統的種種條框，從另一個角度尋找各種可行的技術方法實現計算機的視覺功能。
對於人類來講，視覺系統雖然是獲取資訊的途徑中佔比最大的，但是，其他獲取資訊的通道也是必不可少的。在人類的智慧系統中，感知行為是通過各個通道分別獲取資訊，然後彙集起來，使人類獲得一個全面的感知。每個通道所獲取的資訊對於事物的理解或許是不全面的，但是，將所有的資訊通道所獲取的資訊進行總和後卻是可以得到一個相對完整的認識的。以前所研究的比較初級的人工智慧系統就犯了以偏概全的毛病，希望通過獨立執行一個完美的功能子系統就能獲取所有的資訊。為了達到這樣一個目的，不得不去人為施加種種約束條件，或者造一些脫離實際的理想資料，結果可想而知。我們在研究計算機視覺系統的可行性方法的時候，也要認識到計算機視覺只是人工智慧的一部分，它的功能是不能夠孤立實現的，必須結合不同的應用背景，與不同的感知通道相互配合，綜合達到智慧視覺監控系統的目的。例如，計算機視覺系統運用在通訊中，應與語言通道想配合;在發現和跟蹤目標的應用中就要注意和鐳射和超聲波等非視覺技術配合等。目前，關於計算機視覺的理論還不是太完善，但是相關的應用已經先行一步，該文對計算機視覺系統方面的實際運用方面進行了研究。
2 計算機智慧視訊健康概述
2.1計算機智慧視訊監控研究現狀
計算機視訊監控是通過計算機視覺和影象處理來完成對目標的一系列監控目的，比如運動檢測、運動目標跟蹤、目標分類以及目標行為的描述與理解等。將這些監控目的進一步劃分，其中運動目標的類與跟蹤、運動檢測是近年來視訊監控領域裡研究較多的專案，也是屬於視覺處理中低階和中級的部分;而高階部分是行為的描述和理解，這也是業內近年來較多受到關注的研究熱點，它代表了監控行業未來的發展方向，也是資訊產業的未來發展趨勢。由於它巨大的應用前景，產業界、學術界和各級管理部門都對它給予了高度重視，其中蘊藏著的巨大商機和所帶來的經濟效益更為人們津津樂道。
人們可以運用計算機智慧視訊監控系統對拍錄到的影象序列進行自動分析，它特有的計算機視覺和視訊分析技術可以自動完成這個過程，不需要人為進行過多幹預。這樣，就可以在很大程度上解決“他們正在做什麼”、“他們將會做什麼”的問題，而後，人們通過進一步的決策推理過程對“我們可以採取什麼問題”的疑問給出答案。目前，社會上發起的平安城市等大型專案已經給智慧視覺系統的應用提供了可供借鑑的方向，同時，還可以擴充套件到人流量統計、監控偷油行為、入侵行為等，這些需要用到智慧識別系統的專案都使得人們逐漸對計算機智慧視訊監控系統重視起來。
2.2計算機智慧視訊監控系統與運動目標檢測技術
目標的運動檢測是一項相當困難的工作，這是因為背景影象中往往還存在一些動態變化的影響，如影子、光照、遮擋、混亂干擾以及天氣等。這些因素的干擾使得人們很難將運動變化的區域從背景影象中提取出來。直接影響了對目標的分類、跟蹤和行為理解等後期處理。目前，常用了運動目標檢測技術有背景減除、時間差分、Rosenblum等。
2.3計算機智慧視訊監控與運動目標跟蹤技術
2.3.1運動分割
動態環境中捕捉到的運動目標影象大多受到各種不確定因素的影響，如影子、物體之間或者與環境之間的遮擋、攝像機的運動、光照條件的變化等，這些都給準確有效的運動分割帶來困難。但是，快速準確的運動分割是一個相當重要的環節。就拿影子的干擾來說，若是影子與與檢測目標分離，容易引起誤會，將影子誤認為是場景中的目標;若是影子與目標相連，則會扭曲了目標的形狀，使得基於形狀的目標識別方法不再可靠。目前主要採用的是背景減除法，這種方法的適用範圍有限。人們目前還沒有找到對於任何複雜環境中的動態變化均有適應性的處理模型。研究者們試著運用時空統計的方法構建自適應的背景模型，也許對於那些不受限於環境的運動分割而言是個好方法。 2.3.2目標跟蹤的分類
2.3.2.1根據目標跟蹤與目標檢測的時間關係可分為三類
一是先檢測後跟蹤，而是先跟蹤後檢測，三是邊檢測邊跟蹤。
2.3.2.2根據目標跟蹤的所採取的策略來分，有3D和2D兩種
3D的方法是在一個由基於座標系構築的三維立體世界內進目標進行跟蹤，2D則是在一個二維平面內對目標進行鎖定跟蹤。2D的方法所需處理的資料較少，跟蹤操作速度較快，但是，對於遮擋問題無能為力。
2.3.3跟蹤方法細分
2.3.3.1基於特徵的跟蹤方法
不管是剛體運動還是非剛體運動，在一序列影象中，相鄰的兩幀影象中，由於取樣時間間隔十分短，在視覺上差別微小，可以認為是這些個體特徵在形式上具有平滑性。
2.3.3.2基於主動輪廓的跟蹤方法
用引數表示輪廓線，運用目標的邊緣特徵提供運動方式、物體形狀之外的其他目標資訊。
2.3.3.3基於運動估計的跟蹤方法
運用運動估計技術對目標進行分割和跟蹤是一種常用的做法。
2.4 影象標定
由目標在影象座標系下的座標來求得在世界座標系下的座標，稱之為影象標定。通常是根據攝像機的內外引數來實現的，簡稱為攝像機標定。這種方法中，需要注意的是攝像機所得到的影象投影容易受到幾何形變的影響，這樣在建模的時候，導致精度不夠。像平面與所拍攝的物平面上的兩條平行線，在影象上就可能是兩條相交的直線。一個勻速運動人，想要在影象座標系下計算出其速度。但是，在近距離拍攝時，測得的速度快，遠距離拍攝的時候，測出的速度慢。在進行目標跟蹤之前，對目標進行良好的影象標定，可以使目標的動態特性建模效果更加精確。
2.5 計算機智慧視訊監控技術難點
數字化、智慧化是視訊監控系統的未來 發展趨勢。目前，視訊監控系統系統智慧化還需面對許多問題，這些問題大多源於計算機視覺技術方面。
2.5.1從實際情況來看
視訊監控系統需要面對一個十分複雜且不斷變化的 應用 環境，這給計算機視覺技術的應用帶來了更高的要求，要求能夠自動、連續地 工作，才能將目標從複雜環境下的分離、結構出來，從而進一步完成其他分析工作。
2.5.2其次，運動目標本身具有多樣性的特徵
如何使這些目標擺脫客觀環境的限制，將目標的變化區域從背景影象中提取出來，從而目標進行運動分析、分類，尤其是對非剛性目標運動進行跟蹤、行為理解還是相當困難的，這也是智慧視訊監控系統領域裡近年來研究的重點。
2.5.3若是監控的範圍擴大，就需要大量的攝像機進行協同工作
但是，實現多臺攝像機對運動目標連續、一致的視覺分析還非容易之事。
2.5.4目前該領域內還產生了建立視訊資料庫的想法
系統通過這樣的方法實現海量視訊資訊的儲存、檢索和查詢，這方面也是近年來研究的 熱點，目前還處於起步階段。距離視訊監控系統的智慧化目標還有相當長的路要走。
2.6計算機智慧視訊監控應用前景展望
2.6.1 人數 統計
在許多人流量大的地方都有人流量統計的需求，如火車站、廣場等。這時候目標以人頭為基本計算單位，對人頭的檢測和跟蹤是主要技術要求。實際上這種檢測輪廓非常重要。
2.6.2 車流量統計
在許多路口，交通部門對車流量也需要有個大概統計，許多地方的車流量可以通過其他檢測手段檢測，視訊影象是最快和較為準確的一種方式。
2.6.3 遺留物檢測
自911事件發生以來，全球對於公共安全的意識日益重視，各國紛紛採取多種措施防範恐怖主義襲擊，例如加強出管制、隨身行李檢查、增加警備人員數目、追蹤可疑人士的行徑等。其中，監控系統扮演了非常重要的角色，特別是在車站、機場、大型商場等人口密集的地區，一旦發生炸彈引爆等惡意襲擊事件，後果不堪設想。為了及早防範，監控系統需要採用具備遺留物偵測的智慧分析系統，對可疑滯留物品實行及時通報和處理。 另外，遺留物偵測也可以用來解決自動提款機ATM的安全問題。部份不法份子會在ATM加設卡片閱讀機或貼上誤導性資訊，達到騙取錢財的目的，設定遺留物偵測系統可以及時發現這些非法架設的物品。 遺留物偵測還可以用於偵測遺規泊車的情形，結合車牌辨識系統更可達到全自動的智慧化執法。一旦發現禁止停車區域有車輛停留，便會觸發遺留物警報訊號，並啟動車牌辨識器記錄違規停泊車輛的車牌號碼，大大降低交通執法人員的工作量和運作成本。
2. 遺失物檢測
在博物館或公共展覽廳貴重物品失竊的情形時有發生，單純依靠錄影做事後處理的消極性做法往往不能解決問題，如果在物品遭竊的瞬間就能馬上發現對於防範事件有相當重要的作用。遺失物偵測的作用是可以偵測到畫面上物品被移走或是偷走的情形，及時發出警報，同時也能自動分辨出物件屬於遺留物還是遺失物。但這類檢測對同色物體的分辨分析運算能力有很高的要求，同時對硬體的配套佈置也有很嚴格的要求。
當攝影機被移動或是畫面被遮蔽時會造成場景變化，偵測器便可以根據這種情況判斷攝影機異常併發出警報。這種應用更加廣泛。通產的移動檢測都屬於此範疇。
在實際應用場景中，日光對監控的影響較大，一般要避免逆光。
3 結束語
綜上所述，目標跟蹤有非常廣泛的應用市場需求，我國還處於起步階段，研發出具有自主智慧財產權的、穩定可靠、技術先進、節約成本等特點的智慧監控系統，可以有效填補國內空白。隨著技術的成熟，硬體的推陳出新，應用產品的大幅降價，使得應用範圍不斷擴大，將來這方面會有更好的前景，使之成為一個能帶動相關產業集體發展的一個新型產業。
3.1 對經濟發展的作用
良好的市場前景會促進企業在該產業的科技力量投入，有力促進了智慧監控技術革新，使得企業進入了經濟發展的快車道，同時帶動了電子產業及相關企業的技術革新及經濟發展。形成技術革新與資金的一個良性迴圈。
3.2 對 社會發展的作用
增加了對地方經濟和就業需求的拉動。產業鏈的形成，強化實施企業之間的橫向經濟聯合和技術協作，通過企業間技術平臺上的橫向協作，在特色產業基地內形成合力，打造一條新型的產業鏈。
3.3 對人才培養推動作用
企業的相關類技術人員之間不斷的合作交流，大大提高了企業相關類技術人才一個質的飛躍。達到技術推介和人才培養的目的，為國內，特別是經濟發達地區今後在電子科研技術領域的進一步發展奠定人才技術的基礎。
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