监控相机网络中视频时空内容组织与运动目标检索方法

发布时间：2020-03-28 04:07

【摘要】：近年来,随着“平安城市”、“智慧城市”等工程的深入开展,在每个城市的主干道、次干道以及街角小巷的两侧和道路交叉口都布设了大量的监控摄像机,主要用于监控行人和车辆等运动目标,这些监控摄像机24小时不间断拍摄,产生了大量的监控视频数据,如何在海量的监控视频数据中快速准确的查询感兴趣运动目标成为研究的热点和挑战,监控视频数据高效组织和检索方法是解决这一问题的核心。监控视频不仅具有丰富的内容信息同时还包含了大量的时空信息,根据研究侧重点的不同,现有的监控视频组织和检索方法主要分为基于时空的方法和基于内容的方法两大类,监控视频的时空检索方法虽然检索速度和精度较高,但此类方法更多的是集中于视频传感器或视频段层面的空间检索,没有关注视频中目标的检索;基于内容的检索虽然能够实现对视频中感兴趣目标的检索,但由于视频数据量巨大、运动目标匹配困难等原因,导致其在检索效率和精度方面不尽如人意。因此,亟需发展一种时空内容统一的监控视频组织和检索方法来结合两类方法各自的优势,克服两类方法各自的缺点,提高方法的实际应用能力。基于以上研究背景,本文以完全固定监控摄像机采集的视频为研究对象,着重研究了时空内容相统一的监控视频数据组织模型的构建,提出了监控视频运动目标提取和匹配方法,发展了一套时空约束下视频运动目标检索理论和方法。本文的主要研究内容及成果如下:(1)多层次监控视频数据组织方法。本文分析了现有监控视频组织方法,面向视频运动目标时空内容检索,设计了多层次视频组织结构,提出了监控视频多层次时空内容组织模型;厘定了多层次视频组织模型的属性描述定义,实现了监控视频多层次时空内容组织方法。(2)视频运动目标多特征提取与匹配方法。本文基于ViBe算法和SSD算法设计了视频运动目标定位方法;在分析了不同图像特征在表达图像内容方面具有不同侧重点的基础上,提出了基于多特征相似度融合的目标匹配方法和匹配结果评价标准。(3)时空约束下运动目标检索方法。本文设计了地理视频覆盖检索方法和时空约束下的运动目标方向、速度等信息获取方法,分析了路网对车辆目标的时空约束作用,以此为基础,顾及目标与监控摄像机主光轴的方位关系,提出了路网约束下的车辆检索方法,有效剔除无效匹配数据,提高了检索的效率和精度。(4)监控视频时空内容组织与检索系统。本文基于已有的研究成果,设计并实现了“监控视频时空内容组织与检索系统”。本文研究提供了一种新的监控视频时空内容相统一的组织方法,丰富和扩展了监控视频检索领域的理论和方法,从应用角度出发,可为公共安防领域提供监控视频感兴趣目标的快速、准确检索,从而为进一步的分析和决策提供有效的支持。
【图文】：

透镜光心,凸透镜,摄像机成像模型,小孔成像

２．１．１逦摄像机成像模型逡逑摄像机的镜头是一个凸透镜，感光元件就处在这个凸透镜的焦点附近，透镜逡逑成像模型是摄像机成像模型的简化，图２．１所示的是基本的透镜成像原理。逡逑物逦像逡逑＜逦ｕ逦＾—ｆ￣￣？逡逑＜——ｖ逦？逡逑图２．１透镜成像原理逡逑其中，物体到透镜光心的距离Ｕ称为物距，透镜光心到焦点的距离／称为焦逡逑距，物像到透镜光心的距离Ｖ称为像距。三者关系满足公式（２．１）。逡逑１１１邋…逡逑（２－°逡逑透镜成像模型中，如果将焦距看作是透镜中心到感光元件的距离就成了小孔逡逑成像模型，小孔成像模型如图２．２所示。逡逑物体逦＼逡逑凸透镜逦像平面逡逑图２．２小孔成像模型逡逑１２逡逑

模型图,小孔成像,模型,透镜光心

２．１．１逦摄像机成像模型逡逑摄像机的镜头是一个凸透镜，感光元件就处在这个凸透镜的焦点附近，透镜逡逑成像模型是摄像机成像模型的简化，图２．１所示的是基本的透镜成像原理。逡逑物逦像逡逑＜逦ｕ逦＾—ｆ￣￣？逡逑＜——ｖ逦？逡逑图２．１透镜成像原理逡逑其中，，物体到透镜光心的距离Ｕ称为物距，透镜光心到焦点的距离／称为焦逡逑距，物像到透镜光心的距离Ｖ称为像距。三者关系满足公式（２．１）。逡逑１１１邋…逡逑（２－°逡逑透镜成像模型中，如果将焦距看作是透镜中心到感光元件的距离就成了小孔逡逑成像模型，小孔成像模型如图２．２所示。逡逑物体逦＼逡逑凸透镜逦像平面逡逑图２．２小孔成像模型逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN948.6

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