基于智能視頻監控系統目標檢測和跟蹤技術分析

宋鵬飛

摘要：隨著數字化和信息網絡化的視頻監控系統逐漸應用到日常生活的管控工作中，視頻監控的作用在運用的過程中日益凸顯。由視頻監控技術的發展歷史進程來看，視頻監控系統的智能化技術極大程度地滿足了社會的需求。文章針對智能圖像監控系統中的目標檢測和跟蹤技術進行類別分析，比較每種方法之間的技術特點和利弊點，最后總結了智能視頻系統的目標檢測和跟蹤技術的實際運用策略。

關鍵詞：智能視頻監控系統;目標檢測;跟蹤關鍵技術

引言：

隨著信息時代的快速發展，智能視頻監控系統作為一個新型的技術領域和學術方向受到了廣泛的關注，該系統融合了多媒體通信技術和計算機視覺感官技術，系統技術主要適用于對安全要求極高的場合，比如軍隊、公安、金店、銀行等區域，彌補了對這些場所進行安全保護工作的不足之處。比如銀行出現盜竊活動時，智能視頻系統可以立即發出危險警報，保證工作人員和警方可同時根據監控網絡做出應急危險解救處理，避免國家財產和安全問題受到威脅。

一、目標檢測的主要方法及分析

目標檢測是智能視頻監控的基本工作流程，現在智能視頻系統中最常見的檢測方法主要包括以下四種方法。

（一）幀差法

如果一幅圖像在某一位置的物體上的變化，那么對應位置的灰度也隨之進行一定程度的變化，對應來說，物體保持不變的部分，灰度也同樣不會發生變化或者只發生微小變化，幀差法正是運用這一核心思想對圖像進行檢測，該檢測法只是需要將序列圖像中鄰近兩幅圖像像素灰度之間的趨同進行綜合比較。這種算法是通過對時間序列圖像歷史信息的運用去契合低對比度的時間排序圖像，由此可以推斷出冗雜背景下目標以多種形態去運動的具體方式。幀差法對輕微或緩慢運動物體進行檢測的同時，還能預計物體的大小和位移的長度。但是這一檢測方法的難點在于算法復雜，主觀判斷行為多，影響檢測結果的準確性。

（二）光流法

光流是指在一定空間中，運動物體的被檢測表層上通過像素點運動的瞬時速度。光流場是將物體點的三維運動速度場以平面圖像的形式呈現。相關研究學者對光流檢驗計算技術進行了分析并得出結論，可以將其運用理論與數學方法的形式進行差異區分，主要包括微分法、區域對應法、能量運用法和相位運用法，微分法和區域對應法是光流檢測中最常見的方法。光流檢測法不僅可以得到比較準確的運動目標位置數據，還可以計算出速度的信息，但是這種算法受噪音的影響較大，在對目標的跟蹤的過程中隱藏起來有一定的難度。

（三）背景差法

背景差法是在視頻運動拆分中最經常用到的檢測方法，它的方法理論指導是比較輸入的圖像和背景模型之間的差異，灰度特征的變化是差異度的重要表現，可以采用直方圖上直觀的數據變化來評估異常狀況的發生。傳統固有的背景差法在對智能監控系統的目標進行檢測的過程中，首先要將背景中的每個像素進行統一整合并建立模型，然后將圖像和模型進行對比，在限制的閾值內篩選出圖像與模型出現偏差的像素點，最后對圖像進行二次數值整理，最終得到前景像素的整合。除此之外，模型還要根據動態的場景變化去調整周期背景。創建背景模型和保證背景狀態的情況下去適應實際環境的變化是背景差法最大的難點。

二、目標跟蹤的主要策略和分析

（一）根據目標跟蹤檢測的時間分析

目標跟蹤技術在從智能視頻檢測系統中提煉出運動目標之后，通過獲取到的目標位置和目標狀態信息去創建跟蹤模型，在前后幀差的對比程度去追蹤目標的運動走向，完成對目標的準確跟蹤。在現如今的應用中，目標數量多少是不確定因素，而且目標的多元性、光照條件，環境背景、其他運動目標對跟蹤目標的遮擋等因素都會對目標的追蹤帶來一定的阻礙。跟蹤目標技術和目標檢測從時間上來劃分可以分為以下三大類，主要包括先檢測后跟蹤、先跟蹤后檢測、同步檢測和跟蹤。先檢測后跟蹤主要是先檢測運動目標在每一幀圖像上呈現的狀態，將當前圖像與模型的匹配程度去實現目標的跟蹤。這種方法是運用傳統的信號和數據圖像的處理模式，檢測過程沒有將跟蹤過程獲取的數據完全用上。先跟蹤后檢測是先建設目標下一幀可能在的位置和狀況，然后通過檢測的結果對預判值進行調整。這一技術方法的運用難度在于需要熟練掌握目標運動特點和規律。檢測跟蹤同步技術是圖像序列中同步開展目標的檢測和跟蹤工作，將兩者相結合，檢測要根據跟蹤的數值去掌握目標的所在區域，跟蹤是要通過檢測提供目標觀察數據去進行分析，檢測和跟蹤工作之間起到相互協助的作用。

（二）根據跟蹤目標特征差異分析

從跟蹤目標的特征差異方面進行劃分，目標跟蹤形式可以從顏色、形狀、區域和特征等多種方法進行開展和實施。除此之外，檢測跟蹤方法可以通過目標運動狀態設置動態的攝像設備和靜態的攝像設備去進行目標跟蹤。如果從跟蹤目標的數量進行劃分的話，有單個目標跟蹤和多個目標跟蹤的區別。

三、實際應用策略和措施

智能視頻監測系統在城市安全、治安管控、交通防治等相關方面得到了廣泛應用，該系統在上述工作中對于目標的檢測和追蹤起到了至關重要的作用。公安派出所是公安機關的基層戰斗群體，隨著信息技術的不斷發展，城市犯罪的工具和模式也是多種多樣，智能視頻監控系統需要不斷的升級和優化，保證對安全的高度保障。上海市的智能視頻監控系統已經在全市18個區縣級的派出所完成了安裝建設工作，該系統隨著時間的推移，其規模程度、資源共享效率和安全保障效力都得到了實質性的突破。智能視頻管控系統也是城市綜合管理的重要技術支持，上海作為交通擁堵、基礎設施齊全多樣、經濟發展迅速的一線城市，人口流動量也非常大，是產生犯罪行為的高發地區，一旦出現犯罪行為，襲擊目標群體龐大，由此可見城市的反恐建設顯得尤為重要。

結束語：

信息化建設在不斷的推動著智能視頻監控系統的完善和改進工作，系統中的技術含量和使用效力決定著系統在目標跟蹤工作的作用程度。智能視頻監控系統是運用科學技術去完成視頻監控的高效管理，將視頻監控系統由“看見”延伸到“準確地看見”，運用目標檢測和目標跟蹤技術去實現對目標位置和狀態的精準判斷。

參考文獻

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