面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统技术方案

本发明专利技术提出一种面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统，包括单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标检测模块，用于从单摄像头轨道监控视频当中分辨出正在运动的可疑行人；单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标跟踪模块，用于在单摄像头轨道交通视频当中实时标注出运动的可疑行人目标；多摄像头之间目标匹配模块，用于当前视频监控摄像头中目标行人与关联摄像头监控视频中的行人目标的特征匹配；多摄像头间目标移交模块，用于多摄像头视野区域的情况下，根据相邻摄像头间目标的匹配结果、单摄像头内行人运动的方向及摄像头的拓扑结构预测可疑行人的运动轨迹，判断可疑行人目标走出当前区域后即将步入的区域范围。

Cross camera suspicious pedestrian target tracking system for rail traffic surveillance

The invention provides a panoramic monitoring for rail transportation across camera suspicious pedestrian tracking system, including single camera orbit traffic video suspicious pedestrian detection module, used to distinguish suspicious pedestrian moving from single camera video surveillance orbit; suspicious pedestrian tracking module of single camera orbit traffic video, used in single camera rail traffic video real-time marking suspicious pedestrian target motion; multi camera target matching module for the current video surveillance camera in the target pedestrian associated with photo features like pedestrian head in surveillance video matching; multi camera target transfer module for multi camera vision area, according to the matching result, adjacent the camera target pedestrian movement single camera and camera in the direction of extension The flapping structure predicts the trajectories of suspicious pedestrians and judges the area to which the suspicious pedestrian targets will step out of the current area.

【技术实现步骤摘要】
面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统
本专利技术属于计算机视觉领域，具体涉及面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统。
技术介绍
随着社会的发展，视频监控在保障公共安全、维护社会稳定方面起着越来越重要的作用。目前，全国各地主要公共场合均安装了大量的监控摄像头。据统计，从2010年至2014年，我国摄像头总数在以每年百分之二十的速度增加。近年来，随着交通业的发展，轨道交通越来越普及，在极大便利市民的出行之余，也给一些违法乱纪之人以便利。轨道交通因其快速、隐蔽、拥挤等特点成为许多犯罪人员的首选地点，因此在地下轨道安装大量摄像头能够时刻监控异动发生，为市民的安全提供保障。目前，通过如此海量摄像头获取到的海量数据都是由人工处理的。在监控系统视频指挥中心，专职的监控人员24小时轮流值班，人工观察、分析各摄像头画面中出现的目标状态及其运动行为。仅仅依靠人眼来观察各个视频的监控情况，工作量大，工作强度高，而且在长时间的工作强度下容易出现偏差，导致某些区域的异常画面未注意到。研究表明，人的大脑在凌晨3点至6点之间是一天中反应最慢的，此时也正是各种犯罪活动猖獗的时段。这一切都使得视频监控智能化显得格外重要。智能监控系统是近几年来计算机视觉范畴的一颗新星，主要是对得到的视觉信息做出分析、判断，并使用判断的结果对目标完成再监控。这项工作的完成要靠图像处理、计算机视觉、模式识别、人工智能等研究方向的学科知识结合。国内外，关于该方面均做了大量研究，如美国部分城市已在智能轨道交通领域有了初步实践。全景指的是多个监控视频和区域三维模型融合拼接后的图像或者全景监控系统中的单个监控视频，而城市轨道交通全景监控视频即指全景监控系统中的单个监控视频。城市轨道交通全景监控的图片属于数字图像，具有数字图像的像素表示的特性，可以由计算机存储和处理的特点。而视频监控系统，根据运动目标跟踪系统的实际规模不同可以分为由单摄像头或多摄像头组成的两类系统，以及摄像头之间有交叉拍摄区域和无交叉拍摄区域的两类跟踪系统。目前就智能监控的近况来看，有两方面不足：一方面基于单摄像头的拍摄区域有限，不能实现对运动目标长时间持续有效的跟踪；另一方面智能监控范围十分广阔，但是摄像头本身所覆盖视野却是有限的；再者由于经济原因，摄像头数量有限，使得轨道交通中交叉拍摄面积几乎为零。鉴于这两大问题，无法实现对于大范围场景的持续有效地监控。所以，面向轨道交通监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统，对实现大范围场景下多摄像头无重叠区域的可疑运动行人目标的连续跟踪监控有着深远的意义。
技术实现思路
为了克服单摄像头视野域的有限和多摄像头无重叠区域及被监控目标之间遮挡情况对监控带来的消极影响，本专利技术提出一种面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统。本专利技术的技术方案为一种面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统，包括以下模块，单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标检测模块，用于从单摄像头轨道监控视频当中分辨出正在运动的可疑行人；单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标跟踪模块，用于在单摄像头轨道交通视频当中实时标注出运动的可疑行人目标，实现在图像序列当中对同一运动行人目标进行定位；多摄像头之间目标匹配模块，用于当前视频监控摄像头中目标行人与关联摄像头监控视频中的行人目标的特征匹配；多摄像头间目标移交模块，用于多摄像头视野区域的情况下，根据相邻摄像头间目标的匹配结果、单摄像头内行人运动的方向及摄像头的拓扑结构预测可疑行人的运动轨迹，判断可疑行人目标走出当前区域后即将步入的区域范围。而且，单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标检测模块中，单摄像头轨道监控视频当中分辨出正在运动的可疑行人实现方式如下，第一步，以双边滤波的方式对图像进行预处理，在保持边缘不受损害的基础上消除图像噪声；第二步，采用基于颜色统计特性的阴影去除方法去除图像中光照条件下运动区域的阴影部分；第三步，使用混合高斯背景建模法识别出图像序列中的运动区域，并进行二值化处理，去除行人运动过程中产生的阴影区域，凸显出运动区域轮廓；第四步，根据各个运动区域轮廓面积的大小判断是否是要保存，如果不满足预设阈值要求则作为干扰域放弃保存。而且，多摄像头之间目标匹配模块中，采用Surf特征点匹配与色彩直方图匹配相融合的特征匹配方法，然后进一步采用阈值进行判断，得出最佳匹配区域，看作是运动行人目标。而且，多摄像头间目标移交模块中，将运动物体的方向选择设定为前后左右四个方向，以当前摄像头为中心将四个方向的摄像头分别标号为1号、2号、3号和4号；根据多摄像头之间目标匹配模块选出的最优匹配区域，选取当前摄像头的关联摄像头，并在关联摄像头内进行目标匹配。本专利技术可直接应用于智能轨道交通全景视频的扩摄像头可疑行人目标的跟踪，智能分析可疑行人的运动轨迹；可解决单摄像头视野域窄，运动行人目标被遮挡等问题，有助于对可疑行人目标进行准确的实际场景定位。目标遮挡物，多摄像头视野域不重叠一直是运动物体跟踪的难点，而实际应用中此类问题又频繁出现，因此用多摄像头联合监控，具有重要的市场价值和开阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例的可疑行人目标检测示意图。图2是本专利技术实施例的单摄像头轨道交通视频中目标跟踪算法流程图。图3是本专利技术实施例的多摄像头之间目标匹配流程图。图4是本专利技术实施例原理图。图5是本专利技术实施例涉及的Haar_like特征类型示意图，其中图5(a)为边缘特征，图5(b)为线性特征，图5(c)为中心特征，图5(d)为对角线特征。图6是本专利技术实施例的像素模块示意图。图7是本专利技术实施例的摄像头拓扑结构示意图。图8是本专利技术实施例的跟踪坐标示意图。图9是本专利技术实施例的阈值分割示意图。具体实施方法以下结合附图和实施案例详细说明本专利技术技术方案。本专利技术着重针对轨道交通全景监控无重叠区域情况下的跨摄像头可疑行人目标的持续跟踪做出了研究与设计，主要做出了以下几方面的工作：1)提出了一种经过改进的混合高斯背景建模法的运动区域阴影去除算法。该方法能准确的消除运动区域所产生的阴影区域，并通过大量实验，验证该算法的准确性和稳定性，实现了行人目标的精确检测。2)使用多特征融合的方法实现行人目标的匹配，克服了因光照，摄像头参数造成的成像效果不同而易出现误匹配的情况。3)在单摄像头内部完成对运动目标的跟踪，并依照实际场景下多摄像头之间的拓扑结构及特征融合等方法完成多摄像头之间的目标交接。本专利技术实施例具体的实施方案首先是将多摄像头连接在系统设备上，同时启动获取视频图像，各摄像头视野范围并无重叠。然后在当前摄像头所呈现的视频图像上选取运动行人目标进行跟踪，在目标即将离开当前视野时判断其行驶方向并与关联摄像头之间进行行人目标匹配，结合当前摄像头的拓扑结构完成目标交接。最后在关联摄像头拍摄范围内达成对目标的再跟踪。本专利技术的实现原理如图4所示：运动行人目标检测：完成对视频图像中运动行人的检测并转成灰度图像，清晰地呈现出运动区域的变化，并记录每一帧所出现运动区域的位置信息及区域大小。行人目标跟踪：对单摄像机视野范围内部的运动目标实现持续有效的跟踪，并根据目标运动轨迹判断目标行驶方向为目标交接做铺垫。摄像头拓扑结构：以当前摄像机为中心将其设定为前后左右四个方向。提取特征目标：分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统，其特征在于：包括以下模块，单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标检测模块，用于从单摄像头轨道监控视频当中分辨出正在运动的可疑行人；单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标跟踪模块，用于在单摄像头轨道交通视频当中实时标注出运动的可疑行人目标，实现在图像序列当中对同一运动行人目标进行定位；多摄像头之间目标匹配模块，用于当前视频监控摄像头中目标行人与关联摄像头监控视频中的行人目标的特征匹配；多摄像头间目标移交模块，用于多摄像头视野区域的情况下，根据相邻摄像头间目标的匹配结果、单摄像头内行人运动的方向及摄像头的拓扑结构预测可疑行人的运动轨迹，判断可疑行人目标走出当前区域后即将步入的区域范围。

【技术特征摘要】
1.一种面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统，其特征在于：包括以下模块，单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标检测模块，用于从单摄像头轨道监控视频当中分辨出正在运动的可疑行人；单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标跟踪模块，用于在单摄像头轨道交通视频当中实时标注出运动的可疑行人目标，实现在图像序列当中对同一运动行人目标进行定位；多摄像头之间目标匹配模块，用于当前视频监控摄像头中目标行人与关联摄像头监控视频中的行人目标的特征匹配；多摄像头间目标移交模块，用于多摄像头视野区域的情况下，根据相邻摄像头间目标的匹配结果、单摄像头内行人运动的方向及摄像头的拓扑结构预测可疑行人的运动轨迹，判断可疑行人目标走出当前区域后即将步入的区域范围。2.根据权利要求1所述面向轨道交通全景监控的跨摄像头可疑行人目标跟踪系统，其特征在于：单摄像头轨道交通视频中可疑行人目标检测模块中，单摄像头轨道监控视频当中分辨出正在运动的可疑行人实现方式如下，第一步，以双边滤波的方式对图像进行预处理，在保持边缘不受损害的基础上...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵刚，刘闪，徐丽华，陈亚雯，狄冰冰，张傲，
申请(专利权)人：华中师范大学，武汉烽火信息集成技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42