[發(fā)明專利]PTZ攝像機監(jiān)控入侵檢測方法

有效

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• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN103516956A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 周兵;趙長升;吳亞平
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學;河南金鵬實業(yè)有限公司
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14;H04N5/232;G06T7/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張春;李想

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種攝像機狀態(tài)檢測方法，可從攝像機采集圖像中檢測出入侵對象。

背景技術(shù)

攝像機監(jiān)控過程中，通常利用背景差分法來判斷是否有對象入侵的。選擇哪一幀作為當前背景幀需要知道攝像機的當前狀態(tài)。攝像機狀態(tài)用一個包含兩個分量的矢量表示，分別是水平轉(zhuǎn)動角、垂直傾斜角(Pan，Tilt)。

雖然從云臺控制器可以獲取攝像機的當前狀態(tài)，但要獲得精確的狀態(tài)值需要停止云臺轉(zhuǎn)動，因為當云臺運動時由于控制結(jié)構(gòu)機械誤差和通信延遲，獲得的狀態(tài)值不是當前最新值。

背景模型的建立和維護對基于背景去除法的入侵檢測方法十分重要，近些年的研究提出了很多背景模型和維護算法，但這些算法都是針對攝像機固定的情況，本發(fā)明中的背景維護問題更加復雜，除要考慮一般背景維護的問題之外，還要考慮圖像配準引起的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是一種簡單的攝像機狀態(tài)計算方法，可用于背景幀選擇。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種PTZ攝像機監(jiān)控入侵檢測方法，它包括如下步驟：

步驟一，獲取背景幀，并建立背景幀的索引：先將攝像機復位，然后控制攝像機從初始角度開始，每采集一幀圖像計算一次相鄰圖像幀之間的運動參數(shù)，所述的運動參數(shù)是指表示攝像機姿態(tài)的Pan和Tilt值；然后，根據(jù)從運動參數(shù)中獲得的x、y、z方向的平移分量估計攝像機Pan和Tilt旋轉(zhuǎn)的變化量，當攝像機Pan和Tilt旋轉(zhuǎn)的累積變化量超過設定數(shù)值時，抓取一幅背景幀，并用當前的運動參數(shù)標記該背景幀；

步驟二，對闖入攝像機的對象進行檢測：將攝像機再次復位，同時將所得的背景幀作為當前背景；攝像機工作后開始旋轉(zhuǎn)，每采集一幀圖像進行一次當前圖像與當前背景之間的Pan和Tilt旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)估計，根據(jù)得到的Pan和Tilt旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)對背景幀和當前幀進行配準，利用圖像背景除去法檢測闖入對象；若沒有檢測到闖入對象，則更換背景幀。

在所述的步驟二中，攝像機工作后的旋轉(zhuǎn)角度為：相鄰兩背景圖像重疊區(qū)域數(shù)不少于總圖像大小的三分之二。

在所述的步驟二中，采用多分辨率分層圖像對背景幀和當前幀進行配準；且多分辨率分層圖像的生成采用高斯金字塔分解法。

在所述的步驟二中，所述的圖像背景除去法是指：建立單個高斯背景模型，并結(jié)合鄰域相關(guān)性檢測消除由圖像配準和背景運動產(chǎn)生的虛假檢測。

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，能夠在攝像機運動狀態(tài)下快速準確地檢測出入侵對象，而且該算法不需要攝像機標定，大大提高了檢測效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為本發(fā)明背景獲取算法流程圖。

圖3為本發(fā)明背景跟蹤算法流程圖。

圖4為攝像機pan路徑上抓取的一組背景幀。

圖5為不同時刻的運動對象檢測實例。

圖6為采用背景去除法和消除配準殘差及抑制虛假變化像素后得到的檢測結(jié)果。其中圖6(1)背景幀；圖6(2)當前幀；圖6(3)當前幀按背景幀配準后的圖像；圖6(4)直接背景減后的圖像；圖6(5)是對(4)使用閾值二值化處理；圖6(6)利用抑制虛假變化算法后得到的變化象素。

具體實施方式

PTZ攝像機旋轉(zhuǎn)運動情況下的入侵檢測分兩個階段：第一階段是預處理階段，完成抓取背景幀和建立索引；第二階段是正式檢測階段，根據(jù)當前攝像機位置選取背景幀，利用背景除去法發(fā)現(xiàn)變化像素，如圖1所示，具體包括如下步驟：

步驟一，獲取背景幀，并建立背景幀的索引，這一步主要使用圖像配準或跟蹤技術(shù)計算每一背景幀的攝像機運動參數(shù)，攝像機運動參數(shù)是指表示攝像機姿態(tài)的Pan和Tilt值，但本發(fā)明不考慮Zoom和Roll運動，簡稱PTZ值。先將攝像機復位，然后控制攝像機從初始角度開始，每采集一幀圖像計算一次相鄰圖像幀之間的運動參數(shù)，然后，根據(jù)從運動參數(shù)中獲得的x、y、z方向的平移分量估計攝像機Pan和Tilt旋轉(zhuǎn)的變化量，當攝像機Pan和Tilt旋轉(zhuǎn)的累積變化量超過設定數(shù)值時，抓取一幅背景幀，并用當前的運動參數(shù)標記該背景幀。

用(X，Y，Z)表示初始攝像機坐標系中的一個三維坐標點，其在二維圖像坐標系的成像點為(u，v)，根據(jù)針孔成像原理它們之間的關(guān)系滿足：