級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無重疊視域的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法及系統(tǒng)，屬于視覺監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法包括以下步驟：一：構(gòu)建分層實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，建立監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景地圖映射；二：對(duì)地圖映射進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象建模，獲得相應(yīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)連接圖；三：初始化跟蹤信息，開始跟蹤；四：在單攝像機(jī)視野范圍內(nèi)，采用基于尺度不變特征與粒子濾波的單目標(biāo)跟蹤策略；五：采取分層搜索、級(jí)聯(lián)跟蹤策略，在拓?fù)渥泳W(wǎng)中采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法；在全局拓?fù)涞貓D中搜索中則采用時(shí)空關(guān)聯(lián)算法；六：判定目標(biāo)跟蹤終止和丟失，停止跟蹤。本方法依托業(yè)界現(xiàn)行視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，能跨場景跟蹤可疑目標(biāo)，系統(tǒng)采用分布式分層搜索方法，減小了跟蹤代價(jià)，能做到實(shí)時(shí)跟蹤可疑目標(biāo)。
【專利說明】級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視覺監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法及系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模普及和發(fā)展，越來越多的商圈、社區(qū)、學(xué)校等公共活動(dòng)區(qū)域的關(guān)鍵部位部署了視頻監(jiān)控。這些監(jiān)控?cái)z像頭分布式獨(dú)立運(yùn)作，保障了城市的公共安全，提供了輔助決策信息和追溯管理憑據(jù)。因此，自動(dòng)分析視頻圖像異常信息，實(shí)時(shí)跟蹤可疑目標(biāo)，以提高視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智能性，是當(dāng)前圖像處理領(lǐng)域備受關(guān)注前沿技術(shù)，擁有巨大市場需求。
[0003]一個(gè)微型居民小區(qū)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，最少也包括數(shù)十只攝像頭。這些攝像頭一般通過多通道采集的方式，集中采集到小區(qū)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，并作為城市安防的最小監(jiān)控單元為保障人民的安全提供了有力保障。而一個(gè)社區(qū)往往包括數(shù)十個(gè)這樣的居民小區(qū)，一個(gè)行政片區(qū)又包括多個(gè)社區(qū)。簡單來說，一個(gè)中等規(guī)模的行政片區(qū)擁有數(shù)百最小監(jiān)控單元，數(shù)千監(jiān)控?cái)z像頭，以及上百萬兆的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。同時(shí)這些最小監(jiān)控單元相互獨(dú)立，彼此間信息并不互聯(lián)，一旦發(fā)生異常情況，如何快速地從搜索和跟蹤可疑目標(biāo)，是城市安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)一個(gè)極具挑戰(zhàn)的問題。
[0004]在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)智能監(jiān)控裝置的目標(biāo)跟蹤方法針對(duì)位置固定的單一攝像機(jī)，但是位置固定的攝像機(jī)本身具有局限性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常目標(biāo)時(shí)無法凝視跟蹤某一目，不能使目標(biāo)處于圖像中的有利位置，而這些功能可以由觀察位置或者觀察角度可變的動(dòng)態(tài)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，單一攝像機(jī)條件下由于視野范圍有限以及遮擋或者深度的影響容易產(chǎn)生歧義，因此多攝像機(jī)的使用不僅可以擴(kuò)大視野范圍而且可以從不同的視角用以解決遮擋等問題。顯然，未來的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)將極大地受益于多攝像機(jī)的應(yīng)用。對(duì)于大場景下多攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)接力跟蹤研究，涉及到多攝像機(jī)或多智能體的跟蹤交接和協(xié)同跟蹤問題，這也是在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中亞待解決的關(guān)鍵理論和技術(shù)問題。
[0005]針對(duì)智能監(jiān)控跟蹤應(yīng)用系統(tǒng)的諸多不足，和現(xiàn)實(shí)環(huán)境中背景環(huán)境的復(fù)雜性和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的不確定性，跨場景、跨區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)多攝像機(jī)接力跟蹤的技術(shù)難點(diǎn)在于:
[0006](I)背景的復(fù)雜性:運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所處場景的復(fù)雜程度、穩(wěn)定程度直接影響著目標(biāo)跟蹤的效果。背景中的干擾因素主要包括:光線亮度的變化、背景變化、相似干擾等。
[0007](2)目標(biāo)遮擋難題:遮擋是目標(biāo)跟蹤中的常見問題也是難點(diǎn)問題，遮擋過程中目標(biāo)信息的缺失，會(huì)使得跟蹤變得不穩(wěn)定。
[0008](3)多攝像機(jī)協(xié)同控制問題:需要確定在每個(gè)時(shí)刻使用哪一個(gè)攝像機(jī)，即多攝像機(jī)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和信息融合問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于上述背景，本發(fā)明的目的在于提供一種多攝像機(jī)接力跟蹤系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式搜索方法，通過對(duì)常規(guī)的跟蹤監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行更快、更精確地進(jìn)行跟蹤的目的。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0011]步驟一:構(gòu)建分層實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，獲取各攝像頭和監(jiān)控子網(wǎng)的位置信息，建立監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景地圖映射；步驟二:對(duì)監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景地圖映射進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象建模，獲得其相應(yīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)連接圖；步驟三:初始化跟蹤信息，獲取目標(biāo)的二維圖像信息、位置坐標(biāo)信息和標(biāo)定時(shí)間信息等數(shù)據(jù)，并確定跟蹤開始；步驟四:在單攝像機(jī)視野范圍內(nèi)，采用基于尺度不變特征的粒子濾波算法進(jìn)行單目標(biāo)跟蹤；步驟五:采取分層級(jí)聯(lián)跟蹤策略，在拓?fù)渥泳W(wǎng)中采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法協(xié)同控制各監(jiān)控?cái)z像頭；在全局拓?fù)涞貓D中搜索中則采用時(shí)空關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行搜索；步驟六:判定目標(biāo)跟蹤終止和丟失等情形，并停止跟
足示O
[0012]進(jìn)一步，在步驟一中，采用分層并行、獨(dú)立運(yùn)作的分布式硬件架構(gòu)。其中，監(jiān)控子網(wǎng)處于整個(gè)系統(tǒng)的底層位置，設(shè)有存儲(chǔ)服務(wù)器本地保存多通道視頻采集信息，提供24小時(shí)無損高質(zhì)量監(jiān)控信號(hào)，并通過刻錄等手段進(jìn)行定期備份。高層監(jiān)控中心是整個(gè)智能視頻跟蹤系統(tǒng)的核心，通過以太網(wǎng)鏈接各個(gè)監(jiān)控子網(wǎng)，具有協(xié)同控制、通訊調(diào)配和追溯查詢等功能。對(duì)于監(jiān)控子網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的攝像機(jī)選擇，一般采用業(yè)界統(tǒng)一規(guī)范的靜態(tài)固定攝像頭，以確定其空間幾何位置，從而得到穩(wěn)固的監(jiān)控子網(wǎng)地圖映射。而監(jiān)控子網(wǎng)的空間位置信息則通過地理信息系統(tǒng)，如百度地圖等應(yīng)用來獲取，并以此構(gòu)成全局場景地圖映射。
[0013]進(jìn)一步，步驟二的具體過程包括:構(gòu)造監(jiān)控子網(wǎng)拓?fù)鋱D和全局場景拓?fù)鋱D。對(duì)監(jiān)控子網(wǎng)來說，將場景中攝像機(jī)抽象為拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)，利用跟蹤目標(biāo)的空間位置、運(yùn)動(dòng)特征等，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)相對(duì)于本節(jié)點(diǎn)的空間方向作為連接線方向(不考慮視野重疊的情況)，形成監(jiān)控子網(wǎng)有向拓?fù)溥B接圖。對(duì)全局場景來說，將地圖中監(jiān)控子網(wǎng)的位置抽象為拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)，利用跟蹤目標(biāo)的空間位置、運(yùn)動(dòng)特征等，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)相對(duì)于本節(jié)點(diǎn)的空間方向作為連接線方向，形成全局場景有向拓?fù)溥B接圖。
[0014]進(jìn)一步，在步驟三中，物理世界發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)時(shí)，行人或保安拍下目標(biāo)圖像，再通過短信或網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心。系統(tǒng)將自動(dòng)記錄目標(biāo)的二維圖像信息、位置坐標(biāo)信息和標(biāo)定時(shí)間信息，并將相關(guān)信息發(fā)送到該監(jiān)控子網(wǎng)的服務(wù)器，使其進(jìn)行分布式獨(dú)立追蹤，以減少跟蹤復(fù)雜度和提高跟蹤效率。
[0015]進(jìn)一步，步驟四中，監(jiān)控子網(wǎng)服務(wù)器在進(jìn)行跟蹤時(shí)，采用基于尺度不變的圖像特征匹配方法確定目標(biāo)在視域中的位置，然后采用粒子濾波對(duì)運(yùn)動(dòng)單目標(biāo)進(jìn)行快速追蹤。當(dāng)目標(biāo)在節(jié)點(diǎn)攝像頭視域中跟蹤丟失后，結(jié)合攝像機(jī)位置信息與視角信息和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)目標(biāo)離開當(dāng)前節(jié)點(diǎn)攝像頭視野或當(dāng)前監(jiān)控子網(wǎng)監(jiān)控范圍時(shí)，判定目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的可能方向，做好目標(biāo)交接準(zhǔn)備。
[0016]進(jìn)一步，步驟五的具體策略是分層搜索、級(jí)聯(lián)跟蹤。步驟三與步驟四通過人工標(biāo)定，確定了目標(biāo)存在的子網(wǎng)區(qū)域；然后利用底層監(jiān)控服務(wù)器，在監(jiān)控子網(wǎng)的各攝像頭間采用概率關(guān)聯(lián)算法接力跟蹤可疑目標(biāo)；當(dāng)目標(biāo)離開子網(wǎng)區(qū)域，返回全局地圖檢索，按照時(shí)空關(guān)聯(lián)方法依次匹配相鄰區(qū)域；一旦確定目標(biāo)出現(xiàn)在某一區(qū)域，再次進(jìn)入監(jiān)控子網(wǎng)進(jìn)行接力跟蹤。其中拓?fù)渥泳W(wǎng)跟蹤策略:利用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡分布，采用基于聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，建立相鄰節(jié)點(diǎn)的交接概率；然后求取最大權(quán)匹配得到整體最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)跨場景的目標(biāo)關(guān)聯(lián)和跟蹤交接。全局拓?fù)涞貓D跟蹤策略:通過拓?fù)渥泳W(wǎng)的跟蹤結(jié)果，得到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度和方向信息；依靠全局地圖拓?fù)涞貓D的各子網(wǎng)互聯(lián)信息，得到各子網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的概率關(guān)系；按時(shí)空關(guān)聯(lián)概率，向各關(guān)聯(lián)子網(wǎng)下達(dá)匹配搜索控制命令，循環(huán)匹配各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，直到找到目標(biāo)或逾越時(shí)空約束條件。
[0017]進(jìn)一步，步驟六中判定跟蹤停止的基本法是:全局拓?fù)涞貓D在約束時(shí)間內(nèi)是否重新檢測到目標(biāo)。
[0018]本發(fā)明還提供了級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤系統(tǒng)，技術(shù)方案如下:
[0019]級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤系統(tǒng)，由高層控制中心和若干監(jiān)控子網(wǎng)構(gòu)成。高層監(jiān)控中心通過以太網(wǎng)連接各監(jiān)控子網(wǎng)，具有協(xié)同控制、通訊調(diào)配和追溯查詢等功能；監(jiān)控子網(wǎng)通過多通道實(shí)時(shí)采集監(jiān)控畫面，提供24小時(shí)無損高質(zhì)量信號(hào)，具有單目跟蹤、跨場景追蹤等功能。
[0020]進(jìn)一步，高層監(jiān)控中心一般包括五個(gè)子模塊，分別是人機(jī)交互模塊、全局拓?fù)涞貓D模塊、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊、目標(biāo)定位模塊和通信模塊。其中人機(jī)交互模塊通過用戶界面與機(jī)器系統(tǒng)交換信息，用戶通過上傳目標(biāo)圖像；全局拓?fù)涞貓D模塊通過地理信息映射地圖，抽象出數(shù)學(xué)拓?fù)淠Ｐ停瑸槿謹(jǐn)?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和搜索提供支持；數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊采用時(shí)空關(guān)聯(lián)算法，找到目標(biāo)在各子網(wǎng)間最可能的運(yùn)動(dòng)路徑；目標(biāo)定位模塊依據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，遍歷搜索目標(biāo)，確定目標(biāo)位置；通訊模塊通過以太網(wǎng)連接監(jiān)控中心和監(jiān)控子網(wǎng)。
[0021]進(jìn)一步，監(jiān)控子網(wǎng)包括單目跟蹤、跟蹤交接、局部拓?fù)涞貓D和通信設(shè)備等四個(gè)子模塊。其中單目跟蹤模塊，采用基于尺度不變特征的粒子濾波算法進(jìn)行固定場景下的單一目標(biāo)跟蹤，獲取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息；跟蹤交接模塊采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法(JDPA)對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行概率估計(jì)，跨場景接力跟蹤可疑目標(biāo)；局部拓?fù)涞貓D通過抽象攝像機(jī)預(yù)設(shè)信息獲得，為跟蹤交接模塊提供數(shù)學(xué)模型；通信模塊負(fù)責(zé)與監(jiān)控中心進(jìn)行信息傳遞。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:該視覺接力跟蹤系統(tǒng)和方法結(jié)合局部監(jiān)控子網(wǎng)和全局監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，有效提高了目標(biāo)交接的精度；采用基于尺度不變特征的粒子濾波算法進(jìn)行單目跟蹤算法，能夠準(zhǔn)確在固定場景追蹤可疑目標(biāo)；將監(jiān)控節(jié)點(diǎn)抽象成拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，減小了目標(biāo)關(guān)聯(lián)的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度；采用聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和時(shí)空關(guān)聯(lián)等算法，能有效保證跨攝像機(jī)和跨場景目標(biāo)跟蹤的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0024]圖1為本發(fā)明所述方法的流程圖；
[0025]圖2為本發(fā)明所述方法的微觀控制流程圖；
[0026]圖3為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為本發(fā)明中所用到的拓?fù)溆成涞貓D；
圖5為本發(fā)明中所用到的有向拓?fù)溥B接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0029]圖1為本發(fā)明所述方法的流程圖，圖2為本發(fā)明所述方法的微觀控制流程圖，如圖所示，本方法主要包括以下步驟:
[0030]I)構(gòu)建分層實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，獲取各攝像頭和監(jiān)控子網(wǎng)的位置信息、監(jiān)控范圍、視野角度等信息，利用地理信息地圖建立監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景地圖映射，如圖4所
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[0031]2)為利用跟蹤目標(biāo)的空間位置、運(yùn)動(dòng)特征等，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)相對(duì)于本節(jié)點(diǎn)的空間方向作為連接線方向，則拓?fù)淠Ｐ妥優(yōu)橐粋€(gè)有向拓?fù)溥B接圖，如圖5所示。
[0032]3)在完成構(gòu)建硬件系統(tǒng)、并將物理模型抽象生成數(shù)學(xué)模型后，跨場景的目標(biāo)跟蹤問題就被簡化為固定場景下的單目標(biāo)跟蹤問題和多攝像機(jī)協(xié)同的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題。用戶通過手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心提交可惜目標(biāo)的圖片，如監(jiān)控子網(wǎng)Z2中節(jié)點(diǎn)P3的物理空間發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)Tl。系統(tǒng)將存儲(chǔ)Tl的圖像信息和定位信息，并在跟蹤中更新運(yùn)動(dòng)信息(如均勻速度、運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等)，然后通過通信模塊向監(jiān)控子網(wǎng)Z2的服務(wù)器傳送目標(biāo)信息和下達(dá)跟蹤命令。
[0033]4)監(jiān)控子網(wǎng)在接收到跟蹤命令后，對(duì)目標(biāo)所在節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控畫面進(jìn)行分析處理，采用基于尺度不變特征的粒子濾波算法對(duì)運(yùn)動(dòng)單目標(biāo)進(jìn)行快速追蹤。該算法的核心思想是隨機(jī)采樣和重要性重采樣。即在不知道目標(biāo)在哪里的情況下，隨機(jī)向場景中分散粒子，根據(jù)特征相似度計(jì)算每個(gè)粒子的重要性，然后按概率重新分配粒子權(quán)重，找出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的最大概率位置，并標(biāo)示目標(biāo)位置；最后對(duì)監(jiān)控視頻每一幀重復(fù)以上步驟。監(jiān)控子網(wǎng)Z2在采用粒子濾波算法跟蹤目標(biāo)后，能得到目標(biāo)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向等信息，以此更新監(jiān)控中心的目標(biāo)信息，同時(shí)也為跟蹤交接提供保障和支持。
[0034]5)在進(jìn)行跟蹤交接的過程中，拓?fù)渥泳W(wǎng)中采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法協(xié)同控制各監(jiān)控?cái)z像頭；全局拓?fù)涞貓D中則采用時(shí)空關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行搜索。利用局部子網(wǎng)拓?fù)涞貓D，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)鄰接節(jié)點(diǎn)的位置設(shè)置為預(yù)置位，然后對(duì)需要進(jìn)行接力攝像機(jī)進(jìn)行交接判斷。多攝像機(jī)交接關(guān)聯(lián)方法的基本思想是聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，算法核心是根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)計(jì)目標(biāo)前往相鄰節(jié)點(diǎn)的概率，并按概率高低依次檢索這些節(jié)點(diǎn)，直至找到目標(biāo)完成交接任務(wù)。假設(shè)目標(biāo)Tl在節(jié)點(diǎn)P3的運(yùn)動(dòng)軌跡已通過粒子濾波跟蹤獲得，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律由南向北運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法判斷目標(biāo)可能前往Pl和P4 ;通過Tl以往的運(yùn)動(dòng)軌跡P8-P6-P3判斷目標(biāo)前往Pl的可能性為0.7，前往P4的可能性為0.3，通過對(duì)Pl和P4畫面的依次匹配檢索，最后確定找到目標(biāo)前往P1。全局拓?fù)涞貓D的時(shí)空關(guān)聯(lián)算法與此類似，所不同的是要借助目標(biāo)的平均速度估算目標(biāo)到達(dá)各監(jiān)控子網(wǎng)視域的時(shí)間范圍，從而協(xié)同調(diào)度各監(jiān)控子網(wǎng)。
[0035]步驟5)采取分層搜索、級(jí)聯(lián)跟蹤的跟蹤策略，有效減小了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和視頻跟蹤的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。監(jiān)控子網(wǎng)Z2利用底層監(jiān)控服務(wù)器接力跟蹤目標(biāo)Tl，獲得其運(yùn)動(dòng)軌跡P8-P6-P3-P1 ;當(dāng)目標(biāo)離開Pl (Pl為拓?fù)渥泳W(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn))視域，子網(wǎng)Z2判斷目標(biāo)離開子網(wǎng)視域的可能為0.8，然后返回全局拓?fù)涞貓D檢索；按照時(shí)空關(guān)聯(lián)方法得出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間約束，并在此范圍內(nèi)依概率匹配Zl、Z3的所有節(jié)點(diǎn)畫面，最終找到目標(biāo)到達(dá)的子網(wǎng)區(qū)域Zl ;—經(jīng)確定目標(biāo)所在，立刻進(jìn)入監(jiān)控子網(wǎng)Zl重復(fù)步驟5)進(jìn)行接力跟蹤。
[0036]6)若在時(shí)間約束范圍內(nèi)全局拓?fù)涞貓D檢索匹配失敗，則擴(kuò)大時(shí)間約束范圍在更大區(qū)域Z3和TA區(qū)域進(jìn)行全局檢索。如果仍未找到可疑目標(biāo)則判定任務(wù)失敗，退出目標(biāo)跟蹤進(jìn)程，并在監(jiān)控中心交互界面顯示跟蹤失敗等字樣提示。
[0037]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:構(gòu)建分層實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，獲取各攝像頭和監(jiān)控子網(wǎng)的位置信息，建立監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景地圖映射； 步驟二:對(duì)監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景地圖映射進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象建模，獲得其相應(yīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)連接圖； 步驟三:初始化跟蹤信息，獲取目標(biāo)的二維圖像信息、位置坐標(biāo)信息和標(biāo)定時(shí)間信息等數(shù)據(jù)，并確定跟蹤開始； 步驟四:在單攝像機(jī)視野范圍內(nèi)，采用基于尺度不變特征與粒子濾波相結(jié)合的單目標(biāo)跟蹤策略； 步驟五:采取分層搜索、級(jí)聯(lián)跟蹤策略，在拓?fù)渥泳W(wǎng)中采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法協(xié)同控制各監(jiān)控?cái)z像頭；在全局拓?fù)涞貓D中搜索中則采用時(shí)空關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行搜索； 步驟六:判定目標(biāo)跟蹤終止和丟失等情形，停止跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:采用分層并行、獨(dú)立運(yùn)作的分布式硬件架構(gòu)，通過獲取各攝像頭和監(jiān)控子網(wǎng)的位置信息、監(jiān)控范圍、視野角度等信息，建立監(jiān)控子網(wǎng)和全局場景的地圖映射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:步驟二所構(gòu)造的監(jiān)控子網(wǎng)拓?fù)鋱D和全局場景拓?fù)鋱D，將地理信息地圖中的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)或監(jiān)控區(qū)域抽象為拓?fù)鋱D節(jié)點(diǎn)，利用跟蹤目標(biāo)的空間位置、運(yùn)動(dòng)特征等，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)相對(duì)于本節(jié)點(diǎn)的空間方向作為連接線方向(不考慮視野重疊的情況)，形成有向拓?fù)溥B接圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:步驟三中，當(dāng)物理世界發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)時(shí)，行人或保安拍下目標(biāo)圖像，再通過短信或網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心確定事發(fā)位置，并存儲(chǔ)目標(biāo)的二維圖像、位置坐標(biāo)等信息，然后將相關(guān)信息發(fā)送到相關(guān)監(jiān)控子網(wǎng)服務(wù)器，使其進(jìn)行分布式獨(dú)立追蹤，以減少跟蹤復(fù)雜度和提高跟蹤效率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:步驟四具體包括:監(jiān)控子網(wǎng)在接收到跟蹤命令后，對(duì)目標(biāo)所在節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控畫面進(jìn)行分析處理，采用基于尺度不變的圖像特征匹配方法確定目標(biāo)在視域中的位置，然后采用粒子濾波對(duì)運(yùn)動(dòng)單目標(biāo)進(jìn)行快速追蹤；同時(shí)監(jiān)控子網(wǎng)還自動(dòng)獲取目標(biāo)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向等信息，以此更新監(jiān)控中心的目標(biāo)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:步驟五采取分層搜索、級(jí)聯(lián)跟蹤的接力跟蹤策略；具體為:在進(jìn)行跟蹤交接的過程中，拓?fù)渥泳W(wǎng)采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法協(xié)同控制各監(jiān)控?cái)z像頭；全局場景采用時(shí)空關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行全局搜索。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤方法，其特征在于:步驟六中若時(shí)間約束范圍內(nèi)全局拓?fù)涞貓D檢索失敗，則擴(kuò)大時(shí)間約束范圍在更大區(qū)域進(jìn)行檢索。如果仍未找到可疑目標(biāo)則判定任務(wù)失敗，退出目標(biāo)跟蹤進(jìn)程。
8.級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:包括高層控制中心和若干監(jiān)控子網(wǎng)兩層結(jié)構(gòu)；高層監(jiān)控中心通過以太網(wǎng)連接各個(gè)監(jiān)控子網(wǎng)，具有協(xié)同控制、通訊調(diào)配和追溯查詢等功能；監(jiān)控子網(wǎng)通過多通道實(shí)時(shí)采集監(jiān)控畫面，提供24小時(shí)無損高質(zhì)量信號(hào)，具有單目跟蹤、跨場景追蹤的功能。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:高層監(jiān)控中心一般包括五個(gè)子模塊，分別是人機(jī)交互模塊、全局拓?fù)涞貓D模塊、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊、目標(biāo)定位模塊和通信模塊；其中人機(jī)交互模塊通過用戶界面與機(jī)器系統(tǒng)交換信息，全局拓?fù)涞貓D模塊將預(yù)設(shè)地理信息地圖抽象成數(shù)學(xué)拓?fù)淠Ｐ?，?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊提供時(shí)空關(guān)聯(lián)算法以找到目標(biāo)在各子網(wǎng)間最可能的運(yùn)動(dòng)路徑，目標(biāo)定位模塊依據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)概率遍歷搜索目標(biāo)，通訊模塊通過以太網(wǎng)連接監(jiān)控中心和監(jiān)控子網(wǎng)。
10.據(jù)權(quán)利要求8所述的級(jí)聯(lián)式多攝像機(jī)接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)控子網(wǎng)包括單目跟蹤、跟蹤交接、局部拓?fù)涞貓D和通信設(shè)備等四個(gè)子模塊；其中單目跟蹤模塊采用基于尺度不變特征的粒子濾波跟蹤算法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行固定場景跟蹤，跟蹤交接模塊則采用聯(lián)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行概率估計(jì)，局部拓?fù)涞貓D為跟蹤交接模塊提供數(shù)學(xué)模型，通信模塊負(fù)責(zé)與監(jiān)控中心 進(jìn)行信息傳遞。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104038729SQ201410185961
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】尹宏鵬, 柴毅, 范曲, 張迅捷 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)