一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法
【专利摘要】本发明公开了一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，包括以下步骤：对视频帧，首先通过帧间差分法提取运动目标前景，然后计算前景目标的强角点集合中每个点的光流场得到光流场集合；判断强角点的运动方向是否在设定逆行方向及其余量中：如有，则记录这些点并构成逆行点集并发出速报检测预警，同时通过跟踪，精确报警是否发生逆行事件：得到需要跟踪的强角点集合后，计算其每一点的光流场集合，若判断仍有逆行的点集，则找到该点集每个点对应的跟踪起点，画出跟踪轨迹；若跟踪结束后处于逆行状态的轨迹的数量小于判定阈值，则判定速报为虚警，否则判定逆行事件发生。本发明的方法，引入跟踪精报，大大提高逆行检测的准确率。
【专利说明】一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及安防监控领域，特别涉及一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法。
【背景技术】
[0002]随着国内现代话的飞速发展，人类社会对人身和财产安全的需求越来越高。在单行通道特别是人流、车流聚集区，发生逆行事件是极易产生危险的，引起交通拥堵，甚至造成事故。对监控场景中的人、物体或车辆等移动目标进行的实时逆行检测，发出报警并触发其他相关动作，是逆行检测的主要任务。常用的逆行检测方法有以下几种:
[0003](I)基于光流的逆行检测方法，该方法可以检测出物体的运动，但是对噪声(比如手臂摆动、光照等)干扰灵敏，容易漏报和误报。
[0004](2)基于目标跟踪的逆行检测方法，该方法可以比较稳定的检测出逆行，但需要对每个目标进行检测，速度较慢，要求跟踪一直持续，资源占用严重，在多目标的场景中无法适用，容易跟丢目标。
[0005](3)基于光流与聚类的逆行检测方法，该方法能显著降低运算的复杂度，但仅通过对光流场特征点进行聚类来确定逆行，检测的准确率又不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法。
[0007]本发明的目的通过以下的技术方案实现:
[0008]一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，包括以下顺序的步骤:
[0009]S1.通过安防摄像头获取监控区域的视频帧；
[0010]S2.首先通过帧间差分法提取运动目标前景，然后检测前景目标的强角点，得到强角点集合，计算强角点集合中每个点的光流场，得到光流场集合；
[0011]S3.由光流场集合中每个点的光流矢量判断该点的运动方向是否在设定逆行方向及其余量中:如有，则记录这些点并构成逆行点集并发出速报检测预警，同时进入步骤S4 ；若逆行点集为空，则返回步骤S2继续检测下一帧图像；
[0012]S4.通过跟踪，精确报警是否发生逆行事件:
[0013](I)对逆行点集的每个点，在其邻域内重新检测特征强角点，得到需要跟踪的强角点集合，此点集作为跟踪起点；
[0014](2)在跟踪起点处，通过光流方程计算需要跟踪的强角点集合每一点的光流场集合，若判断仍有逆行的点集，则找到该点集每个点对应的跟踪起点，画出跟踪轨迹；
[0015](3)重复步骤(2)直至跟踪结束，若跟踪结束后处于逆行状态的轨迹的数量小于判定阈值，则判定速报为虚警，无逆行事件发生，返回步骤S2、S3，否则判定逆行事件发生。
[0016]所述的复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，具体包括以下顺序的步骤:
[0017]A、通过安防摄像头获取监控区域的视频帧；
[0018]B、首先通过帧间差分法提取运动目标前景，然后运用Sh1-Tomasi算法检测前景目标的强角点，得到强角点集合:PoinUP1 (X1, Y1LP2(X^y2), "^Pi(Xpyi)K其中i≥O, i取O时集合为Φ ;由金字塔Lucas-Kanade光流算法计算强角点集合中每个点的光流场,得到光流场集合FvJ,- [V其中Vx、Vy*x、y方向的光流矢量；
[0019]C、指定的逆行的方向为Θ，逆行方向角余量为θπ_η，通过下式来判断逆行是否发生:
【权利要求】
1.一种复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，其特征在于，包括以下顺序的步骤: 51.通过安防摄像头获取监控区域的视频帧； 52.首先通过帧间差分法提取运动目标前景，然后检测前景目标的强角点，得到强角点集合，计算强角点集合中每个点的光流场，得到光流场集合； 53.由光流场集合中每个点的光流矢量判断该点的运动方向是否在设定逆行方向及其余量中:如有，则记录这些点并构成逆行点集并发出速报检测预警，同时进入步骤S4 ;若逆行点集为空，则返回步骤S2继续检测下一帧图像； 54.通过跟踪，精确报警是否发生逆行事件: (1)对逆行点集的每个点，在其邻域内重新检测特征强角点，得到需要跟踪的强角点集合，此点集作为跟踪起点； (2)在跟踪起点处，通过光流方程计算需要跟踪的强角点集合每一点的光流场集合，若判断仍有逆行的点集，则找到该点集每个点对应的跟踪起点，画出跟踪轨迹； (3)重复步骤(2)直至跟踪结束，若跟踪结束后处于逆行状态的轨迹的数量小于判定阈值，则判定速报为虚警，无逆行事件发生，返回步骤S2、S3，否则判定逆行事件发生。
2.根据权利要求1所述的复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，其特征在于，具体包括以下顺序的步骤: A、通过安防摄像头获取监控区域的视频帧； B、首先通过帧间差分法提取运动目标前景，然后运用Sh1-Tomasi算法检测前景目标的强角点，得到强角点集合=PoinUP1 (X1, Yi), P2 (χ2, y2)...., Pi(Xi, Yi) I，其中 i 彡 O, i 取 O时集合为Φ ;由金字塔Lucas-Kanade光流算法计算强角点集合中每个点的光流场,得到光流场集合:Π?}； K]',---,[Vx匕1丨，其中^、\为1、7方向的光流矢量； C、指定的逆行的方向为Θ，逆行方向角余量为eMgin，通过下式来判断逆行是否发生:
Vv ^ ~ ^margm < 肌細(卢〈沒 + ^mnxgrn( I )
X 若强角点满足式(I)，则判定该强角点的运动方向在设定逆行方向及其余量中，记录满足式⑴的强角点并构成逆行点集此时发出速报检测预警，同时进入步骤D ;若逆行点集为空，则返回步骤B继续检测下一帧图像； D、通过跟踪，精确报警是否发生逆行事件: (1)对逆行点集已的每个点在其邻域U(Pk，5k)内重新检测特征强角点，其中Pk、Sk分别为邻域中心、邻域半径，得到需要跟踪的强角点集合:PjPt1U1, y),…，PJUj, y」)}，j>l,其中j为角点的数量,此点集作为跟踪起点； (2)在跟踪起点Pt处，通过光流方程计算需要跟踪的Pt点集中每一点的光流场集合Vlvx VvT ,---Jvx rvT}，若通过式⑴判断仍有逆行的点集TtdtlHy1),… L- _I1L-」j，PtdO1 (X1, Υι) I, I e j，则找到点集Ptdtl中每个点在点集Pt对应的跟踪起点，画出由跟踪起点Pt到Ptdo的轨迹； 若跟踪未结束，则将Ptdtl赋值给Pt，继续跟踪； (3)重复步骤(2)直至跟踪结束，若IiKT1，则判定速报为虚警，无逆行事件发生，返回步骤S2、S3 ;若m > T1判定逆行事件发生，其中T1为判定阈值，根据场景调节；所述的m为跟踪结束时，仍然处于逆行状态的轨迹的数量，T1为阈值。
3.根据权利要求2所述的复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，其特征在于:步骤C中，所述的通过式(I)判定逆行是否发生时，逆行的强角点同时要满足下式: Κ^<(ν；+⑵。
4.根据权利要求1所述的复杂环境下的快速逆行检测跟踪监控方法，其特征在于:步骤S2中，所述的通过帧间差分法提取运动目标前景后，依次对差分图像进行二值化处理、中值滤波以及形态学操作，然后即可得到运动的区域。
【文档编号】H04N7/18GK104200490SQ201410399860
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】李远清, 赵连超, 何盛鸿, 叶立仁 申请人:华南理工大学