一种视频监控中运动目标检测与跟踪方法技术

本发明专利技术提供了一种视频监控中运动目标检测与跟踪方法，方法步骤为：首先输入视频数据，对视频数据中的序列图像进行采集，并对图像进行预处理；在序列图像中检测运动目标，重建背景模型并提取运动物体；然后对运动目标进行特征提取和特征匹配，跟踪序列图像中检测到的运动目标；将跟踪结果输出，即表达运动过程并预测运动趋势；最后根据运动趋势和相对运动判断监控事件是否发生，如果发生，则对目标的该行为做出反应，提示目标行为异常，如果没有发生该行为，则继续进行跟踪。本方法对视频监控中运动目标的图像检测与跟踪结果准确而可靠，满足对超市等具体的环境进行运动目标的监控的需求，为视频监控的应用研究奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能信息处理
，具体涉及一种在视频监控中检测与跟踪运动目标的 方法。(二)
技术介绍
随着多媒体技术的迅猛发展及计算机性能的不断提高，视频监控系统越来越广泛地采用 了计算机视觉和图像处理技术。其主要理由如下l.计算机视觉应用计算机技术从数字图像中 提取高质量的信息，能高效、准确、安全可靠地完成视频监控工作，提高监控的自动化程度 和效率;2.监控系统中安装的视频摄像机比安装其它传感器更经济，且破坏性低;3.计算机视 觉得到的监控信息便于联网工作，有利于实现监控的自动化程度。视频监控中运动目标检测与跟踪是计算机视觉研究的一个核心课题，运动目标的图像检 测与跟踪是在动态图像分析基础上对图像序列中的目标进行检测-跟踪的过程，它的目的就是通过对图像序列进行分析得到感兴趣的区域，从而对跟踪目标行为和状态实现监控的目的。目前针对视频监控中的目标检测与跟踪有许多方法，但由于环境等许多因素的影响使得 目标的检测与跟踪具有不稳定性，而这些方法都是在某一方面改进检测与跟踪的效果，不能 够准确而有效的实现检测和跟踪。因此，准确而有效的检测和跟踪目标成为视频监控的目标。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种在不增加设备复杂性的前提下，有效的提高检测与跟踪的准 确性和可靠性，从而满足公共场所的运动目标的行为进行监控的要求，准确和可靠的视频监 控中运动目标检测与跟踪方法。本专利技术重点研究摄像机固定情况下的运动目标检测与跟踪技术。本专利技术的目的是这样实 现的1、 输入视频数据，对视频数据中的序列图像进行采集，并对图像进行预处理；2、 在序列图像中检测运动目标，重建背景模型并提取运动物体；3、 对运动目标进行特征提取和特征匹配，跟踪序列图像中检测到的运动目标；4、 将跟踪结果输出，即表达运动过程并预测运动趋势；5、 根据运动趋势和相对运动判断监控事件是否发生，如果发生，则对目标的该行为做出 反应，提示目标行为异常，如果没有发生该行为，则继续进行跟踪。本专利技术还有这样一些技术特征1、所述的重建背景模型的方法为釆用自适应背景方法更新复杂背景；2、 所述的提取运动物体的方法为首先利用图像的面积特征消除运动区域的虚目标， 利用运动目标检测技术检测出视频序列中的运动目标，采用帧间差分并结合二值灰度形态学 方法消除运动区域内部噪声，得到运动目标边缘；3、 所述的对运动目标的跟踪为采用相关匹配技术，利用目标特征模型参数和匹配准 则，从图像中根据相关程度确定出目标相对位置信息，即计算运动目标的质心，记录其坐标 位置；4、 所述的运动目标的特征包括区域直方图、周长、面积、纵横比、圆度、灰度均值或 矩特征；5、 所述的表达运动过程并预测运动趋势的方法为利用获得的运动目标特征参数在视 频序列图像中通过相关匹配的方法对目标的运动过程进行表达，即将得到的各个时刻的运动 目标的质心位置叠加后，采用最小二乘拟合法逼近目标运动轨迹，通过拟合曲线对运动目标 的运动趋势做出判断和预测。视频监控中运动目标的图像检测与跟踪系统主要在于可靠性和实时性问题，本专利技术方法 也是从这两点出发，在己有硬件设备的基础上，完成目标检测与跟踪系统中软件模块的设计 和编制，实现视频监控中运动目标的检测与跟踪。本专利技术的有益效果有1. 针对超市等具体的环境，对环境内的特定目标(人，物品)进行监控，利用本专利技术方 法检测出各个时刻的运动目标，有效并准确的检测和提取运动目标，从而得到目标各个时刻 的运动目标信息；2. 在准确提取运动目标后，采用特征提取算法对运动目标进行特征提取，并记录运动目 标各个时刻的位置及面积等特征；3. 通过得到的目标特征值，得到目标的运动状态信息，并可预测目标的运动趋势；4. 确定不同目标的相对位置信息，并对监控目标间的关系做出界定，由此判断目标的行 为，从而确定监控事件是否发生；5. 当某一时刻，运动目标的状态超过所界定的范围，认为监控事件发生，则向监控者进 行提示，表示监控目标的行为异常。如果监控行为异常，提示目标行为异常，如果没有发生 该行为，则继续进行跟踪；6. 最终实现对视频监控中运动目标的图像检测与跟踪的准确与可靠的跟踪。 本专利技术可以用于对公共场所的运动目标的行为进行监控，对输入的视频流进行采集和预处理之后检测运动目标即背景模型重建、运动物体提取，完成后对运动目标进行特征提取和 特征匹配，以利于对运动目标进行跟踪，最后将跟踪结果输出即运动过程表达、运动趋势预 测。本专利技术方法对视频监控中运动目标的图像检测与跟踪结果准确而可靠，满足对超市等具 体的环境进行运动目标的监控的需求，为视频监控的应用研究奠定了基础。(四) 附图说明图1为视频监控中运动目标检测与跟踪的体系结构示意图； 图2为视频监控中运动目标检测与跟踪的实现方法流程图； 图3为采用最小二乘拟合实现运动目标的跟踪和预测的结果图。具体实施方式 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明 本实施例的技术特征有1利用运动目标检测技术准确检测出视频序列中的运动目标，采用帧间差分并结合二值 灰度形态学方法得到完整且清晰的运动目标边缘；2釆用基于特征的跟踪方法运动目标跟踪。目标特征则表现为一些需通过变换、计算得 到的特征。如区域直方图、周长、面积、纵横比、圆度、灰度均值、矩特征等特征参量。这 些特征，由于计算简单、特征稳定，非常适合实际检测与跟踪的要求。本实施例中利用运动 目标的质心和面积等特征得到运动目标的运动信息和状态，从而实现对运动目标的跟踪；3采用相关匹配技术，利用目标特征模型参数和一定的匹配准则，从图像中根据相关程 度确定出目标相对位置信息的处理技术。本实施例利用获得的运动目标特征参数在视频序列 图像中通过相关匹配的方法对目标的运动过程进行表达，并对目标的运动趋势进行预测；4针对超市等具体的环境，应用上述方法进行运动目标的监控，对运动目标的某些行为 和状态进行响应，实现监控自动化和提高监控效率。结合图1，其中，本实施例中运动目标检测与跟踪过程包括四个部分视频数据输入， 序列图像中运动目标检测，序列图像中运动目标跟踪，视频数据输出。工作流程描述对输入的视频流进行采集和预处理之后检测运动目标即背景模型重建、 运动物体提取，完成后对运动目标进行特征提取和特征匹配，以利于对运动目标进行跟踪， 最后将跟踪结果输出即运动过程表达、运动趋势预测。结合图2,本实施例采用自适应背景方法更新复杂背景，利用图像的面积特征消除运动区域的虚目标，结合二值形态学方法消除运动区域内部噪声，从而得到具有精确边缘的特定 运动目标。计算了运动目标的质心，记录其坐标位置，并采用最小二乘拟合实现对运动目标 的跟踪和预测，根据运动趋势和相对运动判断监控事件是否发生，如果发生，则对目标的该 行为做出反应，提示目标行为异常，如果没有发生该行为，则继续进行跟踪。结合图3，本实施例将得到的各个时刻的运动目标的质心位置叠加后，采用最小二乘拟 合法逼近目标运动轨迹，通过拟合曲线对运动目标的运动趋势做出判断和预测。权利要求1、，其特征在于1.1、输入视频数据，对视频数据中的序列图像进行采集，并对图像进行预处理；1.2、在序列图像中检测运动目标，重建背景模型并提取运动物体；1.3、对运动目标进行特征提取和特征匹配，跟踪序列图像中检测到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频监控中运动目标检测与跟踪方法，其特征在于：１．１、输入视频数据，对视频数据中的序列图像进行采集，并对图像进行预处理；１．２、在序列图像中检测运动目标，重建背景模型并提取运动物体；１．３、对运动目标进行特征提取和特征匹配，跟踪序列图像中检测到的运动目标；１．４、将跟踪结果输出，即表达运动过程并预测运动趋势；１．５、根据运动趋势和相对运动判断监控事件是否发生，如果发生，则对目标的该行为做出反应，提示目标行为异常，如果没有发生该行为，则继续进行跟踪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张菁，单颖，李艳波，于杨，陈杰，赵明，于思亮，王海玲，王立伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]