一种基于历史图像的视频入侵检测方法
【技术领域】
[0001]一种基于历史图像的视频入侵检测方法，具体为一种实时的自动入侵检测方法。
【背景技术】
[0002]随着国家对于平安城市等安防项目的大力投入，视频监控得到了快速发展。目前的视频监控大多停留在人工进行查看的状况。人工查看实时的视频图像，由于长时间监控画面中没有入侵目标出现，而且一个安保人员要负责很多路监控画面，因此，非常容易导致安保人员的疲劳，真正出现危险入侵时，不能及时发现。人工监控的方式，导致视频监控系统变成了一种安全事件发生后的取证系统，而不是在安全事件发生前或发生时的预防系统。
[0003]随着智能视频监控技术的日益成熟，以人工智能与视频分析等技术为主的智能安防系统在一定程度上弥补了人工监控的不足。智能安防系统可以帮助安保人员快速分析大量现场传回的视频，并作出决策，极大的提高了视频监控系统的实际价值，因此有着广阔的发展空间和巨大的潜在市场。
[0004]智能入侵检测系统是指通过视频分析的方法，自动发现监控视频中的入侵目标，并且根据一定判定条件，确定是否自动报警。现有的智能入侵检测系统在目标提取上，大多使用混合高斯背景建模技术，对于普通的动态背景，如缓慢的光照变化，轻微的相机晃动等具有较好的处理效果。但对于快速的光照变化，剧烈相机抖动，较大幅度的树枝摆动等处理效果不理想，经常会产生错误报警，限制了其实际的使用范围。在入侵目标的报警条件判断上，大多采用轨迹跟踪，通过运动距离长度与一些预先训练好的模型匹配来实现报警。在实际使用过程中，由于相机实际安装角度与预先学习样本差异，受其他动态场景，影像噪声等因素影响会造成很多漏报，误报，造成在实际使用中的很多不便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述的现有问题，提出一种视频监控领域的入侵检测方法，该方法可以适应多种恶劣监控环境，对相机安装角度无特殊要求，自动发现入侵目标准确快速，可以极大提高现有视频监控系统的安全防护效率。
[0006]本发明通过如下方案实现:
[0007]—种基于视频的入侵检测方法，以此通过视频数据采集，动态背景建模，运动目标提取，运动目标跟踪，轨迹分析，判定入侵目标。具体包括以下步骤:
[0008]A.采集区域图像，设置入侵区域；
[0009]B.根据盲区图像建立以及更新背景模型，提取前景；
[0010]C.获取前景图像；
[0011 ] D.对前景进行形态学处理与目标提取；
[0012]E.使用目标跟踪算法对运动目标进行跟踪，获取目标坐标；
[0013]F.轨迹分析，包括分析目标轨迹以及形态，更新目标状态；
[0014]G.给出入侵报警信息。
[0015]其特征在于所述步骤B包括如下步骤:
[0016]B1.在跟踪算法启动时，进行一定时间的背景学习，此背景建模方法使用颜色编码表，但不限制于该方法，可以使用任何动态背景建模方法。
[0017]B2.根据背景建模方法，提取前景图像，并为前景图像建立历史运动模板，若当前一帧图像检测到前景的位置，此位置运动模板值为一个特定整数，若某一位置当前图像没有检测为前景，则减去1，若以及为0，则不进行操作。
[0018]B3.更新背景模型，历史运动模板不为O的位置不进行更新。
[0019]其特征在于所述步骤E包括如下步骤:
[0020]El.分析目标形态，保存目标的历史形态特征，使用矩形区域表示，通过计算目标历史形态的长宽比，面积的方差判定目标形态是否稳定，稳定度小于一定阈值，则认为是噪声。
[0021]E2.分析轨迹行程比以及长度，计算短时间内目标累计轨迹长度以及轨迹起点距离终点长度比值，如果比值大于一定阈值，则判定为噪声，目标生存时间大于一定阈值并且轨迹起点距离终点长度如果大于与目标尺寸相关的一定长度阈值，并且在Dl以及D2中没有被判定为噪声，则判定为入侵目标。
[0022]本发明的优点和积极效果是:
[0023]1、通过使用运动目标的历史运动模板来辅助颜色编码表进行监控场景逐帧的、背景更新，使得背景模型可以适应快速变化的背景，并且不会影响到运动目标侦测的灵敏度，使得基于视频的入侵检测系统可以适应多种复杂监控环境，并且具有很高的运算效率。
[0024]2、通过使用基于形态和轨迹的入侵目标确认方法，可以有效的去除在目标提取阶段错误检测为前景的目标，极大提高了入侵目标检测的精确性，并且该方法构思简单，易于实现。
[0025]附图:
[0026]图1是基于视频的入侵检测方法流程图。
[0027]图2是背景模型更新方法的实施例的流程示意图。
[0028]图3是轨迹分析方法实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
:
[0029]一种基于视频的入侵检测方法，其流程如图1所示。具体包括以下步骤:
[0030]A.采集区域图像，设置入侵区域；
[0031]B.根据盲区图像建立以及更新背景模型，提取前景；
[0032]C.获取前景图像；
[0033]D.对前景进行形态学处理与目标提取；
[0034]E.使用目标跟踪算法对运动目标进行跟踪，获取目标坐标；
[0035]F.轨迹分析，包括分析目标轨迹以及形态，更新目标状态；
[0036]G.给出入侵报警信息。
[0037]其特征在于所述步骤B包括如下步骤:
[0038]B1.在跟踪算法启动时，进行一定时间的背景学习，此背景建模方法使用颜色编码表，但不限制于该方法，可以使用任何动态背景建模方法。
[0039]B2.根据背景建模方法，提取前景图像，并为前景图像建立历史运动模板，若当前一帧图像检测到前景的位置，此位置运动模板值为一个特定整数，若某一位置当前图像没有检测为前景，则减去1，若以及为0，则不进行操作。
[0040]B3.更新背景模型，历史运动模板不为O的位置不进行更新。
[0041 ] 其特征在于所述步骤E包括如下步骤:
[0042]El.分析目标形态，保存目标的历史形态特征，使用矩形区域表示，通过计算目标历史形态的长宽比，面积的方差判定目标形态是否稳定，稳定度小于一定阈值，则认为是噪声。
[0043]E2.分析轨迹行程比以及长度，计算短时间内目标累计轨迹长度以及轨迹起点距离终点长度比值，如果比值大于一定阈值，则判定为噪声，目标生存时间大于一定阈值并且轨迹起点距离终点长度如果大于与目标尺寸相关的一定长度阈值，并且在Dl以及D2中没有被判定为噪声，则判定为入侵目标。
[0044]下面以图2为例，具体说明背景建模算法的实现方法:
[0045]步骤201，在入侵检测算法初次启动时，开始学习背景模型。背景模型使用颜色编码表表示。背景模型中每个像素点使用20个编码节点表示。每个编码节点由三个颜色通道的最大最小值表示，使用RedMin，RedMax表示红色通道的最小值与最大值，GreenMin, GreenMax表示绿色通道的最小值与最大值，BlueMin, BlueMax表示蓝色通道的最小值与最大值，统一使用ColorMin, ColorMax表示。在背景学习阶段,背景模型有一个学习速率参数ColorMod，如果新一帧的图像颜色值R，G，B，统一使用Color表示。都满足ColorMin-ColorMod < Color < ColorMax+ColorMod,则更新该编