[發明專利]一種基于PTZ攝像機巡航的智能視頻分析系統及方法

在審

• 申請號: 201310359688.8
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104378582A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 張永亮;王巍;顧威威;肖道寬;盧彥全
• 申請（專利權）人: 北京博思廷科技有限公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/232
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞

技術領域

本發明屬于視頻監控、視頻分析、模式識別領域，尤其是涉及一種基于PTZ攝像機巡航的智能視頻分析系統及方法。

背景技術

視頻監控是安全防范系統的重要組成部分，隨著視頻監控技術的發展，視頻攝像機已經被廣泛用來對各種環境、區域和場所進行實時監控。由于PTZ攝像機相比于固定攝像機具有可變視角和可變焦距等優勢，具有監控場景更大、跟蹤目標范圍更廣，已經得到越來越廣泛的應用。

PTZ攝像機跟蹤技術是一種利用圖像處理技術，實現目標發現并控制PTZ攝像機對運動目標在一定場景范圍內進行定位，跟蹤和抓拍的監控技術。這種技術可以用于路況監控，公共場所安全監控，森林防火等多個領域。但是在目前的監控領域，通常是一臺攝像機只負責自己所監視的區域，而每臺PTZ攝像機雖然可以移動，但監視范圍還是很有限的，在跟蹤過程中由于PTZ攝像機的PTZ三個變量的信息需要完全依賴于跟蹤算法的反饋，很難準確的對PTZ攝像機進行控制，且目前自動PTZ跟蹤算法對小目標和環境適應性較差，目前還無法大規模普及應用。

基于靜態攝像機的目標檢測跟蹤算法相對成熟，但是由于單攝像機的視野域有限，較大的監控視場需要多個攝像機才能實現覆蓋，在實際的目標跟蹤系統中，更多采用多攝像機系統，在預算一定的情況下不可避免的要加大系統的成本或者降低攝像機的品質，且由于攝像機場景固定，為了兼顧攝像機的視場覆蓋，智能視頻分析算法一般無法獲得檢測目標的細節特征，如獲取跟蹤的人的臉部信息和跟蹤的車輛的車牌信息。

鑒于之前的介紹，我們發現目前常見的系統無論是基PTZ攝像機的自動跟蹤系統還是基于固定攝像機的目標檢測跟蹤系統都存在比較大的問題，無法滿足對視頻監控系統用盡量少的攝像機，實現更大范圍覆蓋，進行更精確的智能視頻分析效果的需求，如何充分挖掘PTZ攝像機的特性，如何結合PTZ攝像機的特性進行智能視頻分析系統的架構成為我們要解決的核心問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于PTZ攝像機巡航的智能視頻分析系統，該系統包括前端PTZ攝像機和后端服務器，后端服務器包括：巡航配置模塊，用于對系統的巡航組和巡航點進行設定生成巡航列表，每個巡航組的巡航點對應PTZ攝像機的一個預置位，為每個巡航組的巡航點配置巡航模式及巡航時間；PTZ攝像機控制模塊，對巡航列表進行分析，自動生成巡航執行列表，使PTZ攝像機按照預設的巡航順序在各個預置位之間進行巡航檢測；視頻分析配置模塊，用于針對各個巡航點配置相關的智能視頻分析算法并配置到巡航列表中；系統控制模塊，執行相關巡航點的攝像機開啟功能，根據配置列表中的各個巡航點的算法配置，來啟用相關巡航點的視頻分析算法，為每個巡航點進行攝像機參數標定以及調用視頻拼接模塊，按照巡航點的執行順序自動生成整個巡航周期的全景拼接圖；智能視頻分析模塊，根據相關的設定進行目標檢測和事件分析，并對檢測到的事件產生實時告警；告警管理模塊，對告警進行相應的本地管理功能。

所述攝像機參數標定就是通過給定的參考物反向計算出投影矩陣P的全部或者部分參數，標定后，通過其在攝像頭捕獲的二維圖像中的二維坐標，和獲取的投影矩陣P，即可求三維中某個目標的位置信息。

所述智能視頻分析模塊進一步包括：圖像預處理模塊，采用小波變換的自適應快速圖像降噪算法對圖像進行濾波降噪，灰度變換操作；目標檢測模塊，用于進行運動目標檢測，目標的特征提取，行人/車輛檢測，人臉/車牌檢測定位，并根據目標的特征進行目標識別算法；目標跟蹤模塊，利用雙向光流法進行目標跟蹤；目標特征提取模塊，對上一幀檢測到的目標建立基于顏色和HOG特征的聯合直方圖模版，這種聯合直方圖結合了顏色特征和HOG的梯度特征；特征檢測匹配模塊，在當前幀進行搜索匹配，通過巴氏距離進行比較，即在上一幀的目標位置的周圍一定半徑范圍內進行搜索匹配找到最佳的匹配位置即為可能的目標在當前幀的位置；事件檢測模塊，基于檢測的目標位置變化來判斷是否發生事件。

所述目標檢測模塊是基于幀差、圖像變換、混合高斯概率模型三者結合來檢測目標。

所述行人/車輛檢測采用一種光流場相對運動和Hog+SVM模型訓練相結合的方法提取指定類型的目標。