目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)、人員行為分析方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，涉及一種目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)、人員行為分析方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用正逐漸成熟，建設(shè)并投入使用的攝像機(jī)數(shù)量正快速增加。如何有效的利用這些攝像機(jī)來更好的來維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和諧，很好的監(jiān)控公共場(chǎng)所的個(gè)人行為，并將各種違法和極端行為消除在萌芽狀態(tài)，已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)執(zhí)法部門的一個(gè)迫在眉睫的難題。
[0003]由于監(jiān)控系統(tǒng)匯集了大量的視頻，對(duì)這些視頻的實(shí)時(shí)監(jiān)看逐漸成為大問題。權(quán)威的數(shù)據(jù)顯示，人的注意力僅能堅(jiān)持20分鐘，20分鐘后百分之九十以上的信息會(huì)丟失，因此即使有人一直盯著屏幕也很難一直保持警戒狀態(tài)。
[0004]智能視頻監(jiān)控是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，但又有別于一般的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控，它是一種更高端的視頻監(jiān)控應(yīng)用。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過利用智能分析技術(shù)能夠自動(dòng)識(shí)別不同的物體，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)和提供有用信息，從而能夠更加有效地協(xié)助值班人員處理危機(jī)。
[0005]從技術(shù)角度來講，目前國(guó)內(nèi)智能分析技術(shù)可以分為兩大類:一類是通過前景提取等方法對(duì)畫面中的物體的移動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，通過設(shè)定規(guī)則來區(qū)分不同的行為，如拌線、物品遺留、周界等；另一類是利用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)畫面中所需要監(jiān)控的物體進(jìn)行針對(duì)性的建模，從而對(duì)視頻中的特定物體進(jìn)行檢測(cè)及并擴(kuò)展相關(guān)應(yīng)用，如車輛檢測(cè)、人流統(tǒng)計(jì)、人臉檢測(cè)等。
[0006]智能分析技術(shù)最具變革意義在于從以前的‘被動(dòng)監(jiān)控’向‘事前控制、主動(dòng)預(yù)警、事中追蹤、事后分析’轉(zhuǎn)變。智能分析服務(wù)器可以緊追熱點(diǎn)，靈活布設(shè)，既可以用于前端實(shí)時(shí)分析布防，也可以用于后期分析，大大減少相關(guān)人員的工作量。
[0007]但是，目前智能分析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在以下問題:
[0008]1、基于人臉檢測(cè)、頭肩檢測(cè)和全身檢測(cè)的人員檢測(cè)、跟蹤方法，分析準(zhǔn)確率受環(huán)境影響大，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被遮擋會(huì)造成目標(biāo)信息缺失，相機(jī)架設(shè)位置、角度多樣性使目標(biāo)分類困難，上述因素易造成誤報(bào)、漏報(bào)、跟蹤困難等結(jié)果。
[0009]2、為了減少人員目標(biāo)的被遮擋，攝像機(jī)的架設(shè)要求較高，監(jiān)控視野范圍較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于基于人臉檢測(cè)、頭肩檢測(cè)或全身檢測(cè)的人員檢測(cè)、跟蹤方法，因容易被遮擋、目標(biāo)分類困難等原因易造成誤報(bào)、漏報(bào)、跟蹤困難等結(jié)果，且其對(duì)攝像機(jī)的架設(shè)要求高，從而提出一種基于人頭檢測(cè)的目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)、人員行為分析方法及系統(tǒng)。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0012]一種目標(biāo)跟蹤方法，包括以下步驟:
[0013]利用攝像機(jī)獲取視頻圖像；
[0014]分別利用正面頭部分類器、背面頭部分類器、左側(cè)頭部分類器和右側(cè)頭部分類器檢測(cè)出當(dāng)前圖像中的候選人頭目標(biāo)；
[0015]對(duì)各分類器檢測(cè)出的候選人頭目標(biāo)進(jìn)行去重和篩選；
[0016]刪除不滿足跟蹤條件的人頭目標(biāo)；
[0017]對(duì)剩余的人頭目標(biāo)分別進(jìn)行跟蹤。
[0018]優(yōu)選地，對(duì)各分類器檢測(cè)出的候選人頭目標(biāo)進(jìn)行去重和篩選的步驟包括:
[0019]合并各個(gè)分類器重復(fù)檢測(cè)出的候選人頭目標(biāo)；
[0020]合并位置重疊的候選人頭目標(biāo)；
[0021]刪除置信度低的候選人頭目標(biāo)；
[0022]刪除與人頭尺寸不相符的候選人頭目標(biāo)。
[0023]優(yōu)選地，刪除不滿足跟蹤條件的人頭目標(biāo)的步驟中，跟蹤條件為:至少連續(xù)三幀的檢測(cè)置信度大于30、與當(dāng)前幀檢測(cè)出的人頭目標(biāo)匹配、當(dāng)前幀的檢測(cè)置信度大于40且在當(dāng)前幀中其與任一跟蹤人頭目標(biāo)的重疊面積小于20%。
[0024]優(yōu)選地，對(duì)剩余的人頭目標(biāo)分別進(jìn)行跟蹤的步驟包括:
[0025]對(duì)上幀圖像中跟蹤的人頭目標(biāo)進(jìn)行光流場(chǎng)預(yù)測(cè)，得到對(duì)應(yīng)人頭目標(biāo)在本幀圖像中的預(yù)測(cè)位置；
[0026]根據(jù)判斷要素確定各個(gè)跟蹤人頭目標(biāo)在本幀圖像中的實(shí)際位置，判斷要素包括本幀圖像的檢測(cè)結(jié)果和預(yù)測(cè)位置，檢測(cè)結(jié)果是指當(dāng)前幀檢測(cè)出來的某一人頭目標(biāo)與上幀圖像中跟蹤的人頭目標(biāo)匹配。
[0027]優(yōu)選地，當(dāng)前幀檢測(cè)出來的人頭目標(biāo)與上幀圖像中跟蹤的人頭目標(biāo)是通過包括距離和尺寸大小的綜合歐式距離以及顏色直方圖來匹配的。
[0028]優(yōu)選地，對(duì)剩余的人頭目標(biāo)分別進(jìn)行跟蹤的步驟包括:
[0029]將當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)與之前在圖像中間無故消失的人頭目標(biāo)進(jìn)行匹配，當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)是指與當(dāng)前跟蹤的人頭目標(biāo)均不匹配的人頭目標(biāo)；
[0030]如果匹配上，則判斷其與該之前無故消失的人頭目標(biāo)是同一人頭目標(biāo)，繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行跟蹤。
[0031]優(yōu)選地，將當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)與之前在圖像中間無故消失的人頭目標(biāo)進(jìn)行匹配的步驟包括:
[0032]根據(jù)當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)的位置和顏色直方圖與無故消失人頭目標(biāo)消失前的位置和顏色直方圖進(jìn)行綜合匹配。
[0033]優(yōu)選地，對(duì)剩余的人頭目標(biāo)分別進(jìn)行跟蹤的步驟包括:
[0034]刪除無前景人頭目標(biāo)、長(zhǎng)期在視頻圖像邊緣的人頭目標(biāo)和在視頻圖像中間無故消失且匹配超時(shí)的人頭目標(biāo)。
[0035]一種人員行為分析方法，包括:
[0036]采用上述目標(biāo)跟蹤方法對(duì)攝像機(jī)獲取的視頻圖像中的人頭目標(biāo)進(jìn)行跟蹤；
[0037]根據(jù)跟蹤結(jié)果對(duì)各人頭目標(biāo)對(duì)應(yīng)的人員進(jìn)行行為分析，包括統(tǒng)計(jì)人員個(gè)數(shù)；和/或，分析人員密度；和/或，統(tǒng)計(jì)各個(gè)方向的人員數(shù)量；和/或，統(tǒng)計(jì)出給定時(shí)間內(nèi)的行人熱度情況；分析人員的異常行為，包括徘徊、奔跑、逗留、拌線、單人獨(dú)處、異常倒地和進(jìn)入離開指定區(qū)域。
[0038]優(yōu)選地，還包括在異常行為發(fā)生時(shí)輸出最佳快照的步驟，包括:
[0039]通過人頭目標(biāo)的位置，擴(kuò)展出異常行為發(fā)生位置；
[0040]輸出異常行為發(fā)生時(shí)的最佳快照。
[0041 ] 一種目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，包括:
[0042]圖像獲取單元:用于利用攝像機(jī)獲取視頻圖像；
[0043]檢測(cè)單元:用于分別利用正面頭部分類器、背面頭部分類器、左側(cè)頭部分類器和右側(cè)頭部分類器檢測(cè)出當(dāng)前圖像中的候選人頭目標(biāo)；
[0044]去重和篩選單元:用于對(duì)各分類器檢測(cè)出的候選人頭目標(biāo)進(jìn)行去重和篩選；
[0045]跟蹤目標(biāo)篩選單元:用于刪除不滿足跟蹤條件的人頭目標(biāo)；
[0046]跟蹤單元:用于對(duì)剩余的人頭目標(biāo)分別進(jìn)行跟蹤。
[0047]優(yōu)選地，去重和篩選單元包括:
[0048]第一合并單元:用于合并各個(gè)分類器重復(fù)檢測(cè)出的候選人頭目標(biāo)；
[0049]第二合并單元:用于合并位置重疊的候選人頭目標(biāo)；
[0050]第一刪除單元:用于刪除置信度低的候選人頭目標(biāo)；
[0051]第二刪除單元:用于刪除與人頭尺寸不相符的候選人頭目標(biāo)。
[0052]優(yōu)選地，跟蹤單元包括:
[0053]預(yù)測(cè)單元:用于對(duì)上幀圖像中跟蹤的人頭目標(biāo)進(jìn)行光流場(chǎng)預(yù)測(cè)，得到對(duì)應(yīng)人頭目標(biāo)在本幀圖像中的預(yù)測(cè)位置；
[0054]實(shí)際位置確定單元:用于根據(jù)判斷要素確定各個(gè)跟蹤人頭目標(biāo)在本幀圖像中的實(shí)際位置，判斷要素包括本幀圖像的檢測(cè)結(jié)果和預(yù)測(cè)位置，檢測(cè)結(jié)果是指當(dāng)前幀檢測(cè)出來的某一人頭目標(biāo)與上幀圖像中跟蹤的人頭目標(biāo)匹配。
[0055]優(yōu)選地，跟蹤單元包括:
[0056]匹配單元:用于將當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)與之前在圖像中間無故消失的人頭目標(biāo)進(jìn)行匹配，當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)是指與當(dāng)前跟蹤的人頭目標(biāo)均不匹配的人頭目標(biāo)；
[0057]繼續(xù)跟蹤單元:如果匹配上，則判斷其與該之前無故消失的人頭目標(biāo)是同一人頭目標(biāo)，繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行跟蹤。
[0058]優(yōu)選地，匹配單元包括:
[0059]綜合匹配單元:用于根據(jù)當(dāng)前幀新檢測(cè)出的人頭目標(biāo)的位置和顏色直方圖與無故消失人頭目標(biāo)消失前的位置和顏色直方圖進(jìn)行綜合匹配。
[0060]優(yōu)選地，跟蹤單元包括:
[0061]跟蹤目標(biāo)刪除單元:用于刪除無前景人頭目標(biāo)、長(zhǎng)期在視頻圖像邊緣的人頭目標(biāo)和在視頻圖像中間無故消失且匹配超時(shí)的人頭目標(biāo)。
[0062]一種人員行為分析系統(tǒng)，包括:
[0063]目標(biāo)跟蹤單元:采用上述目標(biāo)跟蹤方法對(duì)攝像機(jī)獲取的視頻圖像中的人頭目標(biāo)進(jìn)行跟蹤；
[0064]人員行為分析單元:根據(jù)跟蹤結(jié)果對(duì)各人頭目標(biāo)對(duì)應(yīng)的人員進(jìn)行行為分析，包括統(tǒng)計(jì)人員個(gè)數(shù)；和/或，分析人員密度；和/或，統(tǒng)計(jì)各個(gè)方向的人員數(shù)量；和/或，統(tǒng)計(jì)出給定時(shí)間內(nèi)的行人熱度情況；分析人員的異常行為，包括徘徊、奔跑、逗留、拌線、單人獨(dú)處、異常倒地和進(jìn)入離開指定區(qū)域。
[0065]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0066]1.本發(fā)明提供的目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)，由于人頭比較接近圓形，具有旋轉(zhuǎn)不變性的特點(diǎn)，因此人頭的角度適應(yīng)性最佳，對(duì)相機(jī)架設(shè)的要求低，該方法中對(duì)于架設(shè)方向與水平面的夾角角度大于O度且小于60度的攝像機(jī)采集的視頻流都適用。且，由于人頭在畫面中被遮擋的可能性低，因此人頭檢測(cè)分類器的適應(yīng)性最好，該方法可以在人車混行或者人物交疊的場(chǎng)景下排除人以外的其他目標(biāo)，只對(duì)人員進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，可有效排除干擾、準(zhǔn)確性較高。另外，該方法中并沒有將多種姿態(tài)人頭進(jìn)行混合訓(xùn)練，而是選取了四種角度的人頭分開訓(xùn)練，得到四個(gè)分類器分別進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，但是由于公用了特征信息，檢測(cè)的計(jì)算量并沒有大的增加，卻提高了目標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，還減少了虛景，該方法的適用范圍廣、容易進(jìn)行功能改進(jìn)和