基于运动目标检测的智能视频监控系统的研究与设计

发布时间：2020-06-28 01:24

【摘要】：网络通信、计算机视觉和微电子等技术不断发展,智能化、高清化、网络化随之成为了视频监控系统的发展方向,视频监控在交通、安防、刑侦和智能家居等领域都有十分普遍的应用,因而对于当今社会越来越重要。而目前大多数的视频监控系统还存在着体积大、有线连接和需要专门的人员监控等缺陷,基于嵌入式平台的智能视频监控系统不但可以弥补这些不足,还具有操作简单、性价比高以及计算能力较高等优点,因而越来越受到研究人员的青睐。基于上述背景,本文研究设计了一种基于运动目标检测的智能视频监控系统。该系统的整体设计框架采用C/S架构,其中服务器端采用嵌入式开发板X210及其周围外设(主要包括USB摄像头以及无线网卡),使用Linux作为操作系统,其核心处理器是三星公司的S5PV210,为了便于开发图形界面及相应功能的实现移植了Qt库;而客户端采用Windows 7系统的PC机实现。整个系统的设计目标:服务器端通过USB摄像头获取视频数据,并将视频在本地LCD显示屏实时显示;使用多线程技术,在视频显示的同时将视频数据以H.264标准编码压缩,然后以RTP/RTCP网络协议承载数据流并实时传送给客户端,客户端接收数据,解码显示。同时通过本文提出的改进算法对视频进行运动目标检测,最后在客户端检测到较为完整的运动目标。对于本系统中使用的改进算法,在研究了现有运动目标检测算法后,选择了计算量小、占用空间小、处理速度快、检测准确度较高的Vibe算法进行进一步的优化。针对Vibe算法的三点不足:鬼影消除慢、易产生空洞和小目标和对阴影区域敏感,对算法进行改进。首先,分析了Vibe算法检测时出现鬼影的原因,针对鬼影不同于运动目标的特点(在连续帧图像中位置不变),对连续的前几帧做差分处理,较为快速的定位出鬼影区域,从而加速鬼影的消除。然后,借鉴imfill算法思想,使用集合运算与floodfill函数结合,在对空洞区域处理的基础上,添加了处理小目标区域的方法,提高了检测结果的准确度。最后,通过分析阴影区域的像素连通特征改进Seed Fill算法寻找连通域,将其应用于阴影区域的检测,增强算法在检测运动目标时的鲁棒性。使用ChangeDetection数据集中的几组图像序列(视频)作为输入数据进行实验对比分析,结果表明:从检测输出的视频结果上,改进算法的检测结果更为准确,而且对比准确率和召回率等数据,本文改进的算法比传统Vibe算法表现更优。最后,实现整个视频监控系统,在搭建好的平台以及环境中移植各个模块的代码,实现预期功能:服务器端的视频采集、视频显示、数据压缩编码、数据传输等,客户端的视频接收与显示、运动目标检测处理等。对构建好的系统进行测试,基本达到了预期的设计目标:通过各个功能模块的配合,采集视频数据并显示,而且能对视频中的运动目标较为准确的检测出来,实现了基于运动目标检测的智能视频监控系统。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN948.6;TP391.41
【图文】：

系统总体设计

本章对系统的设计目标进行介绍，然后根据设计目标分别对系统硬件部分与软设计方案进行分析。整个系统是基于 C/S 架构，服务器端主要由 X210 开发板外设构成，客户端主要通过 PC 机实现结果的查看。系统设计目标根据现实生活的需要，解决视频监控设备体积过大，监控系统成本过高，耗费物力等问题，提出一种基于嵌入式的智能视频监控系统。微电子技术的迅猛发入式处理器成本大大降低，所以也降低了整个视频监控系统的成本，同时硬件成化，Linux 操作系统的开放性以及微处理器性能的提高等各方面的优势，减监控系统的体积。为了实现系统的智能化，在系统中引入了图像处理技术。使用改进的运动目标，对于监控到的视频图像进行处理，提取出运动目标，从而达到监控、安防等的功能，后期可以加入警示功能，完善系统[24]。

开发板,实物,工程硕士学位

兰州交通大学工程硕士学位论文模块主要承担着服务器端功能实现的任务。本系统中硬件部。表 2.2 系统中设备型号设备名称型号PC 机 Acer X483G开发板 X210摄像头罗技 C270无线网卡 MT7601

【参考文献】