智能视觉监控方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能视觉监控方法和装置，该方法通过多运动目标检测和运动目标跟踪的方法完成智能视觉监控，其装置包括主控计算机、全景图像采集装置、带高速云台的球型摄像机、放置在监控现场的盒体以及固定在盒体内的嵌入式处理电路板和电源单元，所述全景图像采集装置和球型摄像机通过视频输出电缆与嵌入式处理电路板相连，嵌入式处理电路板通过网络连接线与主控计算机相连。主控计算机用相应的图像算法检测出图像中多个运动目标并根据一定的优先级控制策略实现固定场景下多个运动目标的三维空间定位和跟踪。本发明专利技术能实现在固定场景中对多个运动目标自动跟踪，能广泛应用于安防，机器视觉，远程监控等领域，具有很好的通用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到视觉监控领域，特指一种智能视觉监控方法和装置。技术背景随着计算机和图像传感器技术的发展，通过摄像机监控动态场景，早已被广泛应用 于社会生活的方方面面。从社区和重要设施的保安监控到城市和高速公路上的交通监控， 从军事目标的检测到智能武器，摄像机作为人类视觉的延伸起着非常重要的作用。智能 视觉监控就是要用计算机视觉的方法，在不需要人为干预的情况下，通过对摄像机拍录 的图像序列进行自动分析，实现对动态场景中目标的定位、识别和跟踪，并在此基础上 分析和判断目标的行为，从而做到既能完成日常管理又能在异常情况发生的时候及时做 出反应。智能视觉监控主要涉及摄像机标定、物体识别、运动分割与跟踪、多摄像机融 合、高层语义理解等内容，是计算机视觉领域的前沿研究方向。它具有广泛的应用前景 及巨大的潜在经济价值，己引起了许多科研机构及研究人员的浓厚兴趣。美国9.11事件 更使智能视觉监控显得日益迫切，世界各国也因此纷纷将其列入重要的研究计划。动态场景视觉监控是计算机视觉领域的一个新兴的应用方向。视觉监控区别于传统 意义上的监控系统在于其智能性。简单而言，不仅用摄像机代替人眼，而且用计算机代 替人、协助人，来完成监视或控制任务，从而减轻人的负担。本智能视觉监控装置采集 两台摄像机的视频信号，通过嵌入式处理装置和主控计算机完成对监控现场的多个运动 目标的检测和跟踪，全部过程不需要人为操作，实现了对运动目标的自动跟踪拍摄。具 有极高的应用价值和广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有运动目标视觉监控存在的技术问题，本 专利技术提供一种自动化程度高、跟踪速度快、精度高、适用范围广的智能视觉监控装置， 从而实现了在运动场景中对多个运动目标的跟踪拍摄，本专利技术能广泛应用于视觉安防， 机器视觉，视觉检测等领域，是一种具有高度通用性的智能视觉监控装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的解决方案为 一种智能视觉监控方法，其特征 在于步骤为-(1)、多运动目标检测首先输入视频去噪后的第一帧图像设为初始背景，对从图象 采集装置输入的t时刻图像/,(;c,力采用中值滤波器滤除部分由传感器引起的噪声，将其与t时刻背景图像/Z,(;c,力相减并将结果二值化，经形态学滤波处理后检测是否存在运动目标，更新函数根据检测结果得到//<+1(^，力作为更新后的t+l时刻的背景图像，从而实现背景实时更新，所述更新函数为f/,(x,力+ [/^(;c,力—/,(;c,力]a,/,(;c，力e《，'、1,…….iV /,Cc，力+ Z)[/Z,(;c，力—/,(x，力] 6《1,/,(:c，力g《,/二l，…JV式中N代表第t帧检测到的目标总数，A:,.为第i个目标，a、 b为更新系数；然后将 背景图像与当前图像相减并阈值化为二值图像，进一步采用形态学将二值化图像中的斑点噪声去除，通过四邻域的连通区域分割，提取出运动目标，并将面积小于阈值r。的目标舍去，得到当前帧中检测出的运动目标，并用目标外接矩形框标注；(2)、运动目标跟踪首先用区域分割法把由步骤(l)中得到的运动目标区域用矩形框 标记，然后计算最大的那个矩形区域的形心坐标，计算出目标形心和图像中心的偏差， 根据这个偏差来控制图象采集装置的动作，使目标保持在视场的中央附近，这是个反馈 控制过程，不断的检测目标的形心与图像中心的偏差，直到目标在视场的中央。 所述步骤中运动目标的区域分割步骤如下(1) 、初始化清除扫描标志，left:监视区域的右边界，right二监视区域的左边界， 目标数ir=0;(2) 、自上而下(y)从左到右(x)逐行扫描未打过标的图像点(x，y)，若发现从它开 始连续若干未打过标的点属于变化(目标)区域时，记top-y，给点打标，否则转(6);(3) 、在未打过标的点中，从该目标点向左找到目标的左边界点x，若x〈left,则 left:=x;再以同样的方式向右找到右边界点x，若x〉right，则right=x;并给扫描到的 点打标；(4) 、计算中点x: = (left+right)/2，并下移一列y^y+l，得点(x，y)，给点打标； 若该点属于目标点转(3)，否则记bottom^y-1，得到一新目标，若目标面积小于允许 的最小值，舍弃之，转(2); (5) 、将新目标与目标队列中其它目标区域比较，若彼此距离在允许合并的范围(如3 个象素)内，则将该目标并入相应目标，否则加入目标队列，ir = ir+l,转(2);(6) 、将目标队列中彼此距离在允许合并范围内的区域合并，得到最后的目标队列。 一种智能视觉监控装置，其特征在于它包括主控计算机、全景图像采集装置、带高速云台的球型摄像机、放置在监控现场的盒体以及固定在盒体内的嵌入式处理电路板 和电源单元，所述全景图像采集装置和球型摄像机通过视频输出电缆与嵌入式处理电路 板相连，嵌入式处理电路板通过网络连接线与主控计算机相连。所述全景图像采集装置采用枪型摄像机，嵌入式处理电路板通过RS485串行总线控 制带高速云台的球型摄像机的运动状态。所述嵌入式处理电路板通过网络连接线接入主控计算机所在的局域网。所述全景图像采集装置和带高速云台的球型摄像机通过视频输出电缆和RS485串行 总线直接与嵌入式处理电路板相连。与现有技术相比，本专利技术的优点就在于1、 本专利技术智能视觉监控方法和装置实现了高度的智能化视觉监控，大部分现有的监 控装置只能实现对监控现场的拍摄，只有少部分可以实现对单个运动目标的跟踪拍摄。 本装置中使用了多运动目标检测算法并采用了一定的优先级控制策略，所以能够实现对 监控现场的多个运动目标的跟踪拍摄。2、 现有的视觉监控装置只能实现对运动目标的二维平面坐标的定位。本专利技术智能视 觉监控方法和装置使用两个视觉成像装置，可以利用拍摄到的监控现场同一时间不同角 度的两幅空间平面图像产生三维空间坐标系，能够实现对监控现场运动目标的三维空间 坐标的标定。3、 现有的视觉监控装置如需连接PC主机还需要为主机配置图像采集卡，并使用视 频电缆连接至图像采集装置。虽然已经有能够独立工作的图像采集装置出现，但只能实 现简单的单运动目标跟踪。本专利技术智能视觉监控方法和装置由嵌入式处理电路板完成图 像采集功能，主控计算机完成对多个运动目标的检测和识别，并根据一定的优先等级对 运动目标跟踪拍摄。主控计算机和嵌入式处理电路两部分实现了优化组合。4、 现有的视觉监控系统需要使用视频电缆和视频服务器或者硬盘DVR等连接，当 图像采集装置增加时，接线十分繁琐。本专利技术智能视觉监控方法和装置中嵌入式处理电 路板通过网络连接线接入主控计算机所在局域网，主控计算机通过网络连接线接入局域网。本装置充分利用了网络技术，使子系统间的互连简单方便-附图说明图1是本专利技术智能视觉监控方法的流程示意图； 图2是本专利技术的单个运动目标检测算法流程示意图； 图3是本专利技术的单个运动目标跟踪算法流程示意图； 图4是本专利技术智能视觉监控装置的框架结构示意图； 图5是本专利技术的嵌入式处理电路板中核心处理器电路原理示意图； 图6是本专利技术的嵌入式处理电路板中网络传输电路原理意图； 图7是本专利技术的嵌入式处理电路板中电源电路原理意图； 图8是本专利技术的嵌入式处理电路板中存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能视觉监控方法，其特征在于步骤为：（１）、多运动目标检测：首先输入视频去噪后的第一帧图像设为初始背景，对从图象采集装置输入的ｔ时刻图像Ｉ↓［ｔ］（ｘ，ｙ）采用中值滤波器滤除部分由传感器引起的噪声，将其与ｔ时刻背景图像Ｈ↓［ｔ］（ｘ，ｙ）相减并将结果二值化，经形态学滤波处理后检测是否存在运动目标，更新函数根据检测结果得到Ｈ↓［ｔ＋１］（ｘ，ｙ）作为更新后的ｔ＋１时刻的背景图像，从而实现背景实时更新，所述更新函数为＊＊＊式中Ｎ代表第ｔ帧检测到的目标总数，Ｋ↓［ｉ］为第ｉ个目标，ａ、ｂ为更新系数；然后将背景图像与当前图像相减并阈值化为二值图像，进一步采用形态学将二值化图像中的“斑点”噪声去除，通过四邻域的连通区域分割，提取出运动目标，并将面积小于阈值Ｔ↓［ａ］的目标舍去，得到当前帧中检测出的运动目标，并用目标外接矩形框标注；（２）、运动目标跟踪：首先用区域分割法把由步骤（１）中得到的运动目标区域用矩形框标记，然后计算最大的那个矩形区域的形心坐标，计算出目标形心和图像中心的偏差，根据这个偏差来控制图象采集装置的动作，使目标保持在视场的中央附近，这是个反馈控制过程，不断的检测目标的形心与图像中心的偏差，直到目标在视场的中央。...

【技术特征摘要】
1、一种智能视觉监控方法，其特征在于步骤为(1)、多运动目标检测首先输入视频去噪后的第一帧图像设为初始背景，对从图象采集装置输入的t时刻图像It(x，y)采用中值滤波器滤除部分由传感器引起的噪声，将其与t时刻背景图像Ht(x，y)相减并将结果二值化，经形态学滤波处理后检测是否存在运动目标，更新函数根据检测结果得到Ht+1(x，y)作为更新后的t+1时刻的背景图像，从而实现背景实时更新，所述更新函数为式中N代表第t帧检测到的目标总数，Ki为第i个目标，a、b为更新系数；然后将背景图像与当前图像相减并阈值化为二值图像，进一步采用形态学将二值化图像中的“斑点”噪声去除，通过四邻域的连通区域分割，提取出运动目标，并将面积小于阈值Ta的目标舍去，得到当前帧中检测出的运动目标，并用目标外接矩形框标注；(2)、运动目标跟踪首先用区域分割法把由步骤(1)中得到的运动目标区域用矩形框标记，然后计算最大的那个矩形区域的形心坐标，计算出目标形心和图像中心的偏差，根据这个偏差来控制图象采集装置的动作，使目标保持在视场的中央附近，这是个反馈控制过程，不断的检测目标的形心与图像中心的偏差，直到目标在视场的中央。2、根据权利要求1所述的智能视觉监控方法，其特征在于所述步骤中运动目标的 区域分割步骤如下(1) 、初始化清除扫描标志，left:监视区域的右边界，right-监视区域的左边界， 目标数ir-O;(2) 、自上而下(y)从左到右(x)逐行扫描未打过标的图像点(x，y)，若发现从它开 始连续若干未打过标的点属于变化(目标)区域时，记t叩zy，给点打标，否则转(6);(3) 、在未打过标的点中，从该目标点向左找到目标的左边界点x，若x〈left，则 left:=x;再以同样的方式向右找到右边界点x，若x〉right，则right=x;并给扫描到的 点打标；(4) 、计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀南，王磊，陈斯斯，万琴，崔波亮，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]