[发明专利]运动目标检测与跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动目标检测与跟踪系统。 

背景技术

在道路交通控制管理领域，管理部门需要掌握道路上车辆的速度、车辆的数量等等数据以控制红绿灯平衡道路车流量、对超速和闯红灯的车辆进行处罚。早期，人们一般采用感应线圈的方式获得车辆的速度、车辆的数量等数据。这种方法，需要在检测路段埋入感应线圈，这需要对道路施工，会影响交通，严重影响道路寿命，并且感应线圈设备容易被重型车辆压坏，维护起来又要对道路施工，非常麻烦。 

随着计算机技术的发展，道路交通数据获取不再需要复杂的线圈设备了。只需在检测路段固定摄像头，摄像头拍摄的道路数字化视频压缩后通过传输线路（如光纤）传输到监控中心，监控中心的计算机采用数字图像处理的方法将道路交通的数据计算出来。与早期的方法相比，这种方法利用了软件算法通过计算机的强大计算能力得到我们需要的数据，而不是复杂的硬件设备（如感应线圈）对数据直接测量。这极大的增加了方便性和灵活性。如何让计算机从视频图像序列中获得道路交通数据，例如车辆的速度等，近年来很多人对此展开了研究。 

从视频图像序列中获得运动物体的数据的方法除了能运用在道路交通外，也能运用于各种监控领域，例如小区防盗、银行监控等等，用以检测和跟踪进入场景的人或物体，应用范围非常广泛。 

在道路视频图像序列中获得车辆的速度，可以使用简单的方法，就是在图像中的道路位置设置虚拟检测线，模拟感应线圈，根据虚拟检测线上的像素颜色的变化得到经过虚拟检测线的车辆的速度，同时也可以对经过虚拟检测线的车辆计数。这种方法有很大的局限性。首先，它需要人工标定虚拟检测线，摄像头一旦换位置，就需要重新设定一次虚拟检测线，很不方便；其次，它只能检测通过虚拟检测线的车辆，而对图像其他区域的车辆一无所知，图像的大量信息丢失掉了。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种运动目标检测与跟踪系统。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种运动目标检测与跟踪系统，其具体步骤是： 

a．背景提取：背景就是场景中静止不动的景物。因为摄像机不动，因此图像中的每个像素点都有一个对应的背景值，在一段时间内这个值比较固定。背景提取的目标就是根据视频图像序列，找出图像中每一点的背景值。这是下一步运动点团提取的基础。在运动点团提取中，背景提取这一步提取出来的背景图像将作为参考图像，每一帧图像都要与背景图像作差，把背景去除，以得到运动点团前景。因此，这一步提取出的背景图像的好坏将直接影响到之后每一帧的运动点团提取的质量。背景会随着时间的变化而发生变化，例如光照变化导致背景亮度、色度变化；运动物体停止运动成为背景的一部分；又如背景的一部分运动起来成为运动前景等。因此背景需要不断更新，而背景的更新一般需要运动前景的信息，即在没有运动前景的任何信息的情况下提取背景图像，输入是视频图像序列，每帧图像都包括运动物体和静止景物，输出是只含静止景物的背景图像。（1）彩色图像的背景提取；原始彩色图像的背景提取，基本思想是，图像中的某个像素按时间抽样，其作为背景像素的时间比作为运动前景的时间长，即其作为背景的概率比作为前景的概率大，而且背景和前景在颜色上和亮度上都有很大不同。这是因为，对于固定场景，运动物体在运动，其转瞬即逝，大多数时间我们看到的都是静止背景，因此图像上某个像素点作为前景的时间相对作为背景的时间短得多；而且，运动物体和静止背景在色彩上有明显区别，人能轻易分辨出前景物体，即使在一张静止图像上（2）灰度图像的背景提取，运动目标检测和跟踪可以不直接使用原始彩色图像序列，而使用灰度图像序列，即将彩色视频图像序列转换成灰度图像序列，然后在灰度图像序列上提取背景，以及之后提取运动点团、运动跟踪等；（3）边缘图像的背景提取，背景提取的目的是为了去除背景，取得每一帧图像的运动前景。而前景背景分离最重要的信息是物体的边缘信息。因此，可以首先将每一帧原始图像做边缘提取，得到边缘图像序列，然后提取边缘图像背景，再提取运动前景、做运动跟踪；