一种基于图像处理技术的群集运动数据采集方法及系统与流程
技术特征：
1.一种群集运动实验数据采集方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在实验场景中采集群集运动目标的视频；
(2)从当前视频帧中提取目标运动区域；
(3)对目标运动区域滤除背景；
(4)将滤除背景的目标运动区域与目标灰度阈值进行比较，判定大于目标阈值的像素点为可疑目标像素点，将邻近的可疑目标像素点视为一个可疑目标；
(5)将可疑目标与预定目标长度、宽度和面积阈值进行比较，判定可疑目标为个体目标、多目标重合、非目标中的一种；
(6)若可疑目标为个体目标，则将可疑目标与当前视频帧的目标预测位置进行匹配，将匹配成功的目标ID赋值给可疑目标；
(7)若可疑目标为多个个体目标重叠，则进行可疑目标拆分操作，再将拆分得到的个体目标与当前视频帧的目标预测位置进行匹配，将匹配成功的目标ID赋值给个体目标；
(8)若可疑目标为非目标，则忽略。
2.如权利要求1所述的群集运动实验数据采集方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体实现过程为：
设可疑目标d的长为a，宽为b，面积为s；预订的长度边界上、下阈值为Amax，Amin，宽度边界上下阈值为Bmax，Bmin，面积的边界上下阈值为Smax，Smin，则：
如满足Amin＜a＜Amax,且Bmin＜b＜Bmax,且Smin＜s＜Smax，则d是个体目标；
如满足a＜Amin，或b<Bmin，或s<Smin，则d是非目标；
如满足a＞Amax，或b>Bmax，或s>Smaxs，则d为多目标重合。
3.如权利要求1所述的群集运动实验数据采集方法，其特征在于，所述步骤(6)的具体实现过程为：依据前一帧定位的目标位置、方向、速度预测目标在当前帧中的位置，将可疑目标与当前视频帧的目标预测位置进行匹配，将匹配成功的目标ID赋值给可疑目标。
4.如权利要求1所述的群集运动实验数据采集方法，其特征在于，所述步骤(7)可疑目标拆分操作的具体实现过程为：往当前帧的相邻前后几帧中，找寻可疑目标区域附近的目标，如果存在几个运动目标，则根据这几个目标的速度和方向，预测这几个目标在当前帧中的位置，若预测目标位置在可疑目标区域中，则在当前帧中将预测目标作为目标；若预测目标位置不在可疑目标区域中，则忽略该可疑目标。
5.如权利要求1或2或3或4所述的群集运动实验数据采集方法，其特征在于，还包括步骤(9)后期修正，具体的实现过程为：
遍历所有视频帧，找到目标个体数量异常减少的视频帧，手动增加个体运动目标；
遍历所有视频帧，找到目标个体数量异常增加的视频帧，手动减少个体运动目标；
遍历所有视频帧，找到目标个体速度和方向异常突变的视频帧，将涉及异常的两个目标ID进行交换。
6.如权利要求1或2或3或4所述的群集运动实验数据采集方法，其特征在于，所述目标灰度阈值
其中，threshold是目标灰度阈值，X(p)是像素点p的灰度值，u(p)是背景图像像素点p的值，σ(p)是像素点p的标准差。
7.一种群集运动数据采集系统，其特征在于，包括：实验图像采集单元和上位机处理单元。
实验图像采集单元包括摄像机、支撑架、可控光源、稳压源；其中，摄像机置于支撑架上，立于实验场地正上方，将整个实验场地完全覆盖拍摄；可控光源放置在实验场地的四周，提供均匀的柔性光照；稳压源用以控制补光灯的亮度；
上位机处理单元用于对采集的群集运动目标视频图像进行处理，获取运动目标的轨迹信息，包括：
视频帧提取子模块，用于提取群集运动目标的视频；
目标运动区域提取子模块，用于从当前视频帧中提取目标运动区域；
背景滤除子模块，用于对目标运动区域滤除背景；
可疑目标定位子模块，用于将滤除背景的目标运动区域与目标灰度阈值进行比较，判定大于目标阈值的像素点为可疑目标像素点，将邻近的可疑目标像素点视为一个可疑目标；
可疑目标识别子模块用于将可疑目标与预定目标长度、宽度和面积阈值进行比较，判定可疑目标为个体目标、多目标重合、非目标中的一种；
个体目标跟踪子模块用于若可疑目标为个体目标，则将可疑目标与当前视频帧的目标预测位置进行匹配，将匹配成功的目标ID赋值给可疑目标
多目标重叠跟踪子模块用于若可疑目标为多个个体目标重叠，则进行可疑目标拆分操作，再将拆分得到的个体目标与当前视频帧的目标预测位置进行匹配，将匹配成功的目标ID赋值给个体目标；
非目标跟踪子模块用于若可疑目标为非目标，则忽略。
8.根据权利要求7所述的群集运动数据采集系统，其特征在于，所述可疑目标识别子模块的具体实现过程为：
设可疑目标d的长为a，宽为b，面积为s；预订的长度边界上、下阈值为Amax，Amin，宽度边界上下阈值为Bmax，Bmin，面积的边界上下阈值为Smax，Smin，则：
如满足Amin＜a＜Amax,且Bmin＜b＜Bmax,且Smin＜s＜Smax，则d是个体目标；
如满足a＜Amin，或b<Bmin，或s<Smin，则d是非目标；
如满足a＞Amax，或b>Bmax，或s>Smaxs，则d为多目标重合；
所述个体目标跟踪子模块的具体实现过程为：依据前一帧定位的目标位置、方向、速度预测目标在当前帧中的位置，将可疑目标与当前视频帧的目标预测位置进行匹配，将匹配成功的目标ID赋值给可疑目标；
所述多目标重叠跟踪子模块的具体实现过程为：往当前帧的相邻前后几帧中，找寻可疑目标区域附近的目标，如果存在几个运动目标，则根据这几个目标的速度和方向，预测这几个目标在当前帧中的位置，若预测目标位置在可疑目标区域中，则在当前帧中将预测目标作为目标；若预测目标位置不在可疑目标区域中，则忽略该可疑目标。
9.根据权利要求7所述的群集运动数据采集系统，其特征在于，还包括后期修正子模块，用于：
遍历所有视频帧，找到目标个体数量异常减少的视频帧，手动增加个体运动目标；
遍历所有视频帧，找到目标个体数量异常增加的视频帧，手动减少个体运动目标；
遍历所有视频帧，找到目标个体速度和方向异常突变的视频帧，将涉及异常的两个目标ID进行交换。
10.根据权利要求7所述的群集运动数据采集系统，其特征在于，还包括后期修正子模块，所述目标灰度阈值其中，threshold是目标灰度阈值，X(p)是像素点p的灰度值，u(p)是背景图像像素点p的值，σ(p)是像素点p的标准差。
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