[发明专利]一种基于传感器网络定位的视频跟踪方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于无线网络技术领域，涉及视频跟踪方法及系统，尤其涉及一种基于传感器网络定位的视频跟踪方法及系统。

背景技术

视频跟踪系统是实时地观测被监视场景的运动目标，并且分析描述它们行为的一项技术。一般视频跟踪技术包括目标检测、分类、跟踪以及行为理解和描述等部分。运动目标检测的目的是从序列图像中将变化区域从背景图像中提取出来，然而受背景图像动态变化(如光照、影子及混乱干扰等)的影响，运动目标的跟踪成为一项相当困难的工作。

尽管全球定位系统(Global Positioning System，GPS)已经得到广泛的商业应用，但是GPS模块的能耗过大不适宜做传感器网络定位终端设备，另外GPS无法在被遮挡环境内获得卫星信号，无法得到准确定位。因此选择GPS作为定位辅助手段将会制约视频跟踪系统的通用性。

随着传感器网络的深入应用，基于传感器网络的定位技术得到了大量的研究，然而周围环境的复杂性以及人员身体遮挡的影响，使得无线传感器网络定位存在极大的挑战。

目前存在大量的定位算法，其中基于信号强度的定位算法因不受硬件条件的限制，得到了广泛研究，但这些定位算法均无法解决人身遮挡造成的影响。

RADAR算法(P.Bahland and V.N.Padmanabhan，“RADAR：An in-building RF-based user Location and tracking system”，Proc.IEEE INFOCOM，2000)是最早提及在无线网络中利用信号强度指纹进行定位的系统之一。该系统在无人遮挡的情况下，定位中位数误差达到了2.94m。但是在身体遮挡环境下定位精度却出现严重下降。

COMPASS算法(T.King，S.Kopf，T.Haenselmann，C.Lubberger and W.Effelsberg，“COMPASS：A Probabilistic Indoor Positioning System Based on 802.11and Digital Compasses”，Proc.WiNTECH 2006)利用带有数字指南针的节点，在采集信号指纹的同时也采集了人身体的朝向，定位的精度较上述算法有一定的提高，但是仍然无法避免采集非视距信号强度作为指纹数据，并没有完全解决身体遮挡带来的多径和阴影问题，同时还带来了额外的开销。

另外，视频跟踪系统需要实时返回视频流来展示跟踪效果，通过有线很容易将视频流传输到后台服务器。然而为了增强视频跟踪系统的可扩展性和易实施性，需要支持无线方式通过Ad Hoc网络来传输视频流。但是无线链路的高丢包率严重影响了视频的质量，这使得在Ad Hoc网络中传输高质量的视频变得具有挑战性。同时，由于无线链路的带宽有限，在设计视频传输系统时需要采用视频压缩算法来提高系统的带宽利用率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出一种基于传感器网络定位的视频跟踪方法及系统，解决人身遮挡造成的影响。

为了实现本发明的目的，本发明的基于传感器网络定位的视频跟踪方法，包括以下步骤：

1、在人员身上部署两个定位节点，在周围环境中和云台主机上部署若干参考节点，组成可定位的传感器网络；

2、由两定位节点发送广播包，各参考节点测量收到的广播包的信号强度，将视距信号强度数据通过云台发送到后台服务器或移动监控终端；

3、后台服务器或移动监控终端根据视距信号强度确定人员的位置；

4、根据上述位置控制云台跟踪人员并将视频信息返回给后台服务器或移动监控终端。

如图1所示，在人员身上部署两个无线传感器定位节点，节点间直线距离穿过人员身体，比如将两定位节点分别设在人员的胸前或背后，或者身体的左右两侧，在周围环境中和云台主机上部署无线传感器参考节点，组成可定位的传感器网络，参考节点负责测量定位节点的信号强度并将信号强度发送到后台服务器。然后后台服务器根据定位节点的信号强度信息，利用基于双节点信号强度的传感器网络质心定位算法获得人员的准确位置，后台服务器控制云台对人员位置周围的视频信息进行采集，并将跟踪到的视频返回给后台服务器实时显示。