视频跟踪技术

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1、１．１视频跟踪概述视频跟踪是近年来新兴的一个研究方向，它融合了计算机视觉，模式识别，人工智能等学科的技术，是一种应用前景非常广泛的技术。目前主要存在有三大应用课题。◆车辆跟踪【ｌ】【２１：车辆跟踪系统能够报告交通堵塞、事故、危险或者驾驶者的非法行为。交通堵塞报告对驾驶者（可以相应调整驾驶计划）和决策者（能够安排疏通被堵塞道路）是非常有用的；事故报告用于紧急情况报警；如果跟踪系统能够识别车牌，能够使用危险和非法行为报告向车辆的使用者发送传票。◆监视【３１１４１１５１：监视系统报告人们正在做的事情，通常用于

2、针对那些做着本不该做的事情的人。例如，警察可能希望知道哪些观众向球场中投掷瓶子，或者几个银行被抢劫前是否有相同的人光顾它们，海关系统准确地知道谁在来往于国内和国外的机场。◆人机交互：人机交互系统利用人们的动作操作各种设备。例如，通过观察人们的行为，起居室自己决定行为——是否温柔的灯光和轻音乐是合适的。当你挥手时，电视机自己改变频道。计算机观察你在白板上写下的内容，并且在需要时将内容记录下来。一个普通的视频跟踪系统常常包括以下几个环节：图像采集、视频图像处理、１．１视频跟踪概述视频跟踪是近年来新兴的一个研

3、究方向，它融合了计算机视觉，模式识别，人工智能等学科的技术，是一种应用前景非常广泛的技术。目前主要存在有三大应用课题。◆车辆跟踪【ｌ】【２１：车辆跟踪系统能够报告交通堵塞、事故、危险或者驾驶者的非法行为。交通堵塞报告对驾驶者（可以相应调整驾驶计划）和决策者（能够安排疏通被堵塞道路）是非常有用的；事故报告用于紧急情况报警；如果跟踪系统能够识别车牌，能够使用危险和非法行为报告向车辆的使用者发送传票。◆监视【３１１４１１５１：监视系统报告人们正在做的事情，通常用于针对那些做着本不该做的事情的人。例如，警察可能

4、希望知道哪些观众向球场中投掷瓶子，或者几个银行被抢劫前是否有相同的人光顾它们，海关系统准确地知道谁在来往于国内和国外的机场。◆人机交互：人机交互系统利用人们的动作操作各种设备。例如，通过观察人们的行为，起居室自己决定行为——是否温柔的灯光和轻音乐是合适的。当你挥手时，电视机自己改变频道。计算机观察你在白板上写下的内容，并且在需要时将内容记录下来。一个普通的视频跟踪系统常常包括以下几个环节：图像采集、视频图像处理、数据通信、传感器控制与伺服系统等。如图１．１所示厂………………一…一…一……一一１图１．１视

5、频跟踪系统结构图像采集通过摄像机捕获监视场景的光学图像，采用视频卡和视频检测技术，并经过Ａ／Ｄ转换将视频信号转换成数字图像序列，为视频图像处理提供数据。新２两安电子科技大学硕士学位论文：视频跟踪技术研究型的固体摄像器件ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等逐渐成熟，由于其集成度高，空间分辨率高，而且结构简单，信噪比高，易于与计算机连接，价格便宜等因素，在视频摄像机中得到广泛应用。摄像头要能够灵活简便地安装在全方位云台上，云台又安装在云台支架上，所以应采用可自动调节镜头参数的摄像镜头，自主调节镜头变焦和聚焦。传感器控制系统与

6、伺服系统对传感器进行反馈控制，在主动视觉系统中，驱动云台使摄像机跟随被跟踪目标运动。数据通信则是完成视频图像数据的传输和控制以及反馈信号的通信。目前，国外的视频跟踪技术相对成熟，已经有了一些雏形系统，比如卡内基梅隆大学领导的视频安全与控制（ＶＳＡＭ）１６１１７１研究计划。根据这个计划，研究人员研制了一个端到端的测试系统，集成了很多高级视频安全监控技术，比如静止背景和运动背景下的实时目标探测与跟踪，普通目标（ＥＬ如人、轿车、卡车）的分类识别，特殊物体（比如校车等具有特殊标记的物体）的分类识别，目标姿势估计

7、，摄。像机的自主控制，多摄像机协同跟踪，人体步法分析等等。此外，马里兰大学的实时监控系统［ｓＪＷ，可以利用单摄像头对人体以及人体的各个部分进行实时地跟踪。所谓矿，是指ｗｈｏ，Ｗｈｅｎ，Ｗｈｅｒｅ，Ｗｈａｔ，也就是说这个系统可以确定目标是谁，什么时间、什么地点，他在干什么。而ＩＢＭ等大公司也在资助这个领域内的相关研究，期望能将研究成果应用到商业领域中。视频跟踪算法主要可以分为两个部分：目标检测算法和运动估计算法。在目标检测算法方面，最常用的方法是帧闻差分法，背景差分法，光流法等等。帧间差分法是基于视频中连

8、续帧间运动目标的相关性，逐个象素地相减，背景象素被减掉，而保留目标象素。这种方法原理简单，易于实现，而且由于相邻帧的时间间隔比较小，所以光线变化对算法的影响不大。这种方法的缺点是背景不能有明显的变化，不然，差分之后，目标将会被淹没在噪声之中；此外检测到的目标的轮廓也不是非常精确。背景差分法与帧间差分法类似，只不过是用当前帧的图像与背景图像相减。这种方法与帧间差分法相比，在原理与编程复杂性相似的情况下，提取的目标的轮廓更加精确。但是在实际应用