一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，包括以下步驟：對(duì)視頻幀，首先通過幀間差分法提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前景，然后計(jì)算前景目標(biāo)的強(qiáng)角點(diǎn)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流場(chǎng)得到光流場(chǎng)集合；判斷強(qiáng)角點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是否在設(shè)定逆行方向及其余量中：如有，則記錄這些點(diǎn)并構(gòu)成逆行點(diǎn)集并發(fā)出速報(bào)檢測(cè)預(yù)警，同時(shí)通過跟蹤，精確報(bào)警是否發(fā)生逆行事件：得到需要跟蹤的強(qiáng)角點(diǎn)集合后，計(jì)算其每一點(diǎn)的光流場(chǎng)集合，若判斷仍有逆行的點(diǎn)集，則找到該點(diǎn)集每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的跟蹤起點(diǎn)，畫出跟蹤軌跡；若跟蹤結(jié)束后處于逆行狀態(tài)的軌跡的數(shù)量小于判定閾值，則判定速報(bào)為虛警，否則判定逆行事件發(fā)生。本發(fā)明的方法，引入跟蹤精報(bào)，大大提高逆行檢測(cè)的準(zhǔn)確率。
【專利說明】一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安防監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)內(nèi)現(xiàn)代話的飛速發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全的需求越來越高。在單行通道特別是人流、車流聚集區(qū)，發(fā)生逆行事件是極易產(chǎn)生危險(xiǎn)的，引起交通擁堵，甚至造成事故。對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中的人、物體或車輛等移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行的實(shí)時(shí)逆行檢測(cè)，發(fā)出報(bào)警并觸發(fā)其他相關(guān)動(dòng)作，是逆行檢測(cè)的主要任務(wù)。常用的逆行檢測(cè)方法有以下幾種:
[0003](I)基于光流的逆行檢測(cè)方法，該方法可以檢測(cè)出物體的運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)噪聲(比如手臂擺動(dòng)、光照等)干擾靈敏，容易漏報(bào)和誤報(bào)。
[0004](2)基于目標(biāo)跟蹤的逆行檢測(cè)方法，該方法可以比較穩(wěn)定的檢測(cè)出逆行，但需要對(duì)每個(gè)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，速度較慢，要求跟蹤一直持續(xù)，資源占用嚴(yán)重，在多目標(biāo)的場(chǎng)景中無法適用，容易跟丟目標(biāo)。
[0005](3)基于光流與聚類的逆行檢測(cè)方法，該方法能顯著降低運(yùn)算的復(fù)雜度，但僅通過對(duì)光流場(chǎng)特征點(diǎn)進(jìn)行聚類來確定逆行，檢測(cè)的準(zhǔn)確率又不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，包括以下順序的步驟:
[0009]S1.通過安防攝像頭獲取監(jiān)控區(qū)域的視頻幀；
[0010]S2.首先通過幀間差分法提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前景，然后檢測(cè)前景目標(biāo)的強(qiáng)角點(diǎn)，得到強(qiáng)角點(diǎn)集合，計(jì)算強(qiáng)角點(diǎn)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流場(chǎng)，得到光流場(chǎng)集合；
[0011]S3.由光流場(chǎng)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流矢量判斷該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是否在設(shè)定逆行方向及其余量中:如有，則記錄這些點(diǎn)并構(gòu)成逆行點(diǎn)集并發(fā)出速報(bào)檢測(cè)預(yù)警，同時(shí)進(jìn)入步驟S4 ；若逆行點(diǎn)集為空，則返回步驟S2繼續(xù)檢測(cè)下一幀圖像；
[0012]S4.通過跟蹤，精確報(bào)警是否發(fā)生逆行事件:
[0013](I)對(duì)逆行點(diǎn)集的每個(gè)點(diǎn)，在其鄰域內(nèi)重新檢測(cè)特征強(qiáng)角點(diǎn)，得到需要跟蹤的強(qiáng)角點(diǎn)集合，此點(diǎn)集作為跟蹤起點(diǎn)；
[0014](2)在跟蹤起點(diǎn)處，通過光流方程計(jì)算需要跟蹤的強(qiáng)角點(diǎn)集合每一點(diǎn)的光流場(chǎng)集合，若判斷仍有逆行的點(diǎn)集，則找到該點(diǎn)集每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的跟蹤起點(diǎn)，畫出跟蹤軌跡；
[0015](3)重復(fù)步驟(2)直至跟蹤結(jié)束，若跟蹤結(jié)束后處于逆行狀態(tài)的軌跡的數(shù)量小于判定閾值，則判定速報(bào)為虛警，無逆行事件發(fā)生，返回步驟S2、S3，否則判定逆行事件發(fā)生。
[0016]所述的復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，具體包括以下順序的步驟:
[0017]A、通過安防攝像頭獲取監(jiān)控區(qū)域的視頻幀；
[0018]B、首先通過幀間差分法提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前景，然后運(yùn)用Sh1-Tomasi算法檢測(cè)前景目標(biāo)的強(qiáng)角點(diǎn)，得到強(qiáng)角點(diǎn)集合:PoinUP1 (X1, Y1LP2(X^y2), "^Pi(Xpyi)K其中i≥O, i取O時(shí)集合為Φ ;由金字塔Lucas-Kanade光流算法計(jì)算強(qiáng)角點(diǎn)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流場(chǎng),得到光流場(chǎng)集合FvJ,- [V其中Vx、Vy*x、y方向的光流矢量；
[0019]C、指定的逆行的方向?yàn)棣?，逆行方向角余量為θπ_η，通過下式來判斷逆行是否發(fā)生:

【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下順序的步驟: 51.通過安防攝像頭獲取監(jiān)控區(qū)域的視頻幀； 52.首先通過幀間差分法提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前景，然后檢測(cè)前景目標(biāo)的強(qiáng)角點(diǎn)，得到強(qiáng)角點(diǎn)集合，計(jì)算強(qiáng)角點(diǎn)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流場(chǎng)，得到光流場(chǎng)集合； 53.由光流場(chǎng)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流矢量判斷該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是否在設(shè)定逆行方向及其余量中:如有，則記錄這些點(diǎn)并構(gòu)成逆行點(diǎn)集并發(fā)出速報(bào)檢測(cè)預(yù)警，同時(shí)進(jìn)入步驟S4 ;若逆行點(diǎn)集為空，則返回步驟S2繼續(xù)檢測(cè)下一幀圖像； 54.通過跟蹤，精確報(bào)警是否發(fā)生逆行事件: (1)對(duì)逆行點(diǎn)集的每個(gè)點(diǎn)，在其鄰域內(nèi)重新檢測(cè)特征強(qiáng)角點(diǎn)，得到需要跟蹤的強(qiáng)角點(diǎn)集合，此點(diǎn)集作為跟蹤起點(diǎn)； (2)在跟蹤起點(diǎn)處，通過光流方程計(jì)算需要跟蹤的強(qiáng)角點(diǎn)集合每一點(diǎn)的光流場(chǎng)集合，若判斷仍有逆行的點(diǎn)集，則找到該點(diǎn)集每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的跟蹤起點(diǎn)，畫出跟蹤軌跡； (3)重復(fù)步驟(2)直至跟蹤結(jié)束，若跟蹤結(jié)束后處于逆行狀態(tài)的軌跡的數(shù)量小于判定閾值，則判定速報(bào)為虛警，無逆行事件發(fā)生，返回步驟S2、S3，否則判定逆行事件發(fā)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，其特征在于，具體包括以下順序的步驟: A、通過安防攝像頭獲取監(jiān)控區(qū)域的視頻幀； B、首先通過幀間差分法提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前景，然后運(yùn)用Sh1-Tomasi算法檢測(cè)前景目標(biāo)的強(qiáng)角點(diǎn)，得到強(qiáng)角點(diǎn)集合=PoinUP1 (X1, Yi), P2 (χ2, y2)...., Pi(Xi, Yi) I，其中 i 彡 O, i 取 O時(shí)集合為Φ ;由金字塔Lucas-Kanade光流算法計(jì)算強(qiáng)角點(diǎn)集合中每個(gè)點(diǎn)的光流場(chǎng),得到光流場(chǎng)集合:Π?}； K]',---,[Vx匕1丨，其中^、\為1、7方向的光流矢量； C、指定的逆行的方向?yàn)棣?，逆行方向角余量為eMgin，通過下式來判斷逆行是否發(fā)生:

Vv ^ ~ ^margm < 肌細(xì)(盧〈沒 + ^mnxgrn( I )

X 若強(qiáng)角點(diǎn)滿足式(I)，則判定該強(qiáng)角點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向在設(shè)定逆行方向及其余量中，記錄滿足式⑴的強(qiáng)角點(diǎn)并構(gòu)成逆行點(diǎn)集此時(shí)發(fā)出速報(bào)檢測(cè)預(yù)警，同時(shí)進(jìn)入步驟D ;若逆行點(diǎn)集為空，則返回步驟B繼續(xù)檢測(cè)下一幀圖像； D、通過跟蹤，精確報(bào)警是否發(fā)生逆行事件: (1)對(duì)逆行點(diǎn)集已的每個(gè)點(diǎn)在其鄰域U(Pk，5k)內(nèi)重新檢測(cè)特征強(qiáng)角點(diǎn)，其中Pk、Sk分別為鄰域中心、鄰域半徑，得到需要跟蹤的強(qiáng)角點(diǎn)集合:PjPt1U1, y),…，PJUj, y」)}，j>l,其中j為角點(diǎn)的數(shù)量,此點(diǎn)集作為跟蹤起點(diǎn)； (2)在跟蹤起點(diǎn)Pt處，通過光流方程計(jì)算需要跟蹤的Pt點(diǎn)集中每一點(diǎn)的光流場(chǎng)集合Vlvx VvT ,---Jvx rvT}，若通過式⑴判斷仍有逆行的點(diǎn)集TtdtlHy1),… L- _I1L-」j，PtdO1 (X1, Υι) I, I e j，則找到點(diǎn)集Ptdtl中每個(gè)點(diǎn)在點(diǎn)集Pt對(duì)應(yīng)的跟蹤起點(diǎn)，畫出由跟蹤起點(diǎn)Pt到Ptdo的軌跡； 若跟蹤未結(jié)束，則將Ptdtl賦值給Pt，繼續(xù)跟蹤； (3)重復(fù)步驟(2)直至跟蹤結(jié)束，若IiKT1，則判定速報(bào)為虛警，無逆行事件發(fā)生，返回步驟S2、S3 ;若m > T1判定逆行事件發(fā)生，其中T1為判定閾值，根據(jù)場(chǎng)景調(diào)節(jié)；所述的m為跟蹤結(jié)束時(shí)，仍然處于逆行狀態(tài)的軌跡的數(shù)量，T1為閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，其特征在于:步驟C中，所述的通過式(I)判定逆行是否發(fā)生時(shí)，逆行的強(qiáng)角點(diǎn)同時(shí)要滿足下式: Κ^<(ν；+⑵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜環(huán)境下的快速逆行檢測(cè)跟蹤監(jiān)控方法，其特征在于:步驟S2中，所述的通過幀間差分法提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前景后，依次對(duì)差分圖像進(jìn)行二值化處理、中值濾波以及形態(tài)學(xué)操作，然后即可得到運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104200490SQ201410399860
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】李遠(yuǎn)清, 趙連超, 何盛鴻, 葉立仁 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)