智能视频监控系统中若干关键技术研究.pdf

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1、^jSiiversitp"難学位翻：—工学博士：’(.:•《：‘mm:.v‘—1IT1陶illlllfiil'iEiM二$：‘.：•..：,、培杯单位:•独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：入um�cUtl,D学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有关保留、使用学位论文的规定，即

2、：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：r.^日期：学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编:ResearchofSeveralKeyTechniquesinIntelligentVideoSurveillanceSystemB

3、yBiGuolingADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun,ChinaMay,2015摘要智能视频监控系统中若干关键技术研究毕国玲（机械电子工程）导师：续志军研究员摘要近年来，公共

4、安全形势变得愈加复杂和严峻，使得视频监控规模日益扩大，其监控方式也从传统的视频监控方式向智能视频监控方向发展。然而，智能视频监控技术是计算机视觉、模式识别、人工智能、数据挖掘等多学科的交叉和结合，且面临的问题和实际应用场景复杂，至今仍处于探索发展阶段。在实际的智能视频监控系统中，由于恶劣天气（雾霾、雨、雪等）、夜晚低照度、光照不均匀等环境造成的图像质量下降，给后面的视频分析带来了先天的困难；动态背景、光照变化、相机抖动等复杂的背景导致背景模型建立及前景目标分割困难；面对海量的视频图像数据，需要准确地检索或查询相关目标信息，使得对鲁棒的目标特征提取及匹配技术的需求也愈加的急迫；对目

5、标尺度变化、发生遮挡、目标颜色与背景相似等复杂环境中运动目标的长期稳定跟踪也是一个亟待解决的问题。对于上述问题，目前的智能视频监控相关技术仍不成熟，易导致虚报和漏报现象的发生，从而制约了智能视频监控系统实战性能的提升。本文针对智能视频监控系统中图像增强、复杂背景建模及前景目标检测、目标特征提取及匹配、目标跟踪等关键技术进行了深入地研究。主要完成的工作总结如下：1.结合人类的视觉特性和广义对数比模型，提出了一种多尺度图像增强算法。根据视觉系统的全局自适应调节特性，对图像作全局亮度的类对数变换；利用主观亮度感觉与实际光强对数的局部线性关系以及视觉敏感特性，结合四方向Sobel梯度图像

6、，调节图像的局部对比度；采用自适应的不同尺度引导滤波结合广义对数比模型将不同尺度图像的有效信息进行融合，得到最后的多尺I中国科学院大学博士学位论文：智能视频监控系统中若干关键技术研究度增强图像。试验证明本算法实现了图像对比度提高和动态范围的有效压缩，增强和保留了图像细节，具有较强的抗噪能力，有效解决了视频监控系统中可见光低照度图像、红外图像等降质图像的增强问题。2.根据Retinex理论中的照射_反射模型提出了一种图像增强算法。算法采用具有边缘保持特性的不同尺度引导滤波核函数作为环绕函数，来估计反映图像整体结构的低频照射分量；所有运算采用广义对数比模型的有界运算代替传统的线性运算

7、，去除照射分量，将不同尺度的反射分量从原始图像中分割出来；通过对不同尺度反射分量的有效融合，最终得到反映物体本质特性的多尺度反射分量的增强图像。试验结果表明算法避免了传统多尺度Retinex算法中的光晕伪影现象以及传统运算中的越界问题。此算法尤其对夜间图像、雾霾图像的细节增强和对比度及清晰度的提高效果明显。3.背景建模及前景目标检测方面：1）为了对运动状态发生变化的目标进行检测，提出了一种基于双背景模型的目标检测方法，实现了视场内遗留物和搬移物的高效检测；2）在分析和总结ViBe