【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種視頻監(jiān)控方法，特別是一種基于標(biāo)識(shí)物的識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

智能視頻監(jiān)控技術(shù)是基于圖像處理和模式識(shí)別的新型視頻監(jiān)控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻圖像中的目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤和分析，相比于傳統(tǒng)的需要專(zhuān)人職守的視頻監(jiān)控，將監(jiān)控人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務(wù)中解脫出來(lái)，不僅提供了簡(jiǎn)便且可自定義的操作體驗(yàn)，節(jié)約了人力資源，也確保了各種異常情況被準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，提高了整個(gè)組織的安全性。目前，監(jiān)控視頻中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別、分類(lèi)和跟蹤已成為研究熱點(diǎn)，但視頻監(jiān)控都局限于限定的場(chǎng)景，尚未發(fā)現(xiàn)一種能適應(yīng)多種環(huán)境參數(shù)、無(wú)限定條件的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決視頻監(jiān)控技術(shù)在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)中的局限性，本發(fā)明提供了一種基于標(biāo)識(shí)物的識(shí)別方法，設(shè)計(jì)了一種多個(gè)黑白相間的同心矩形或同心圓為標(biāo)識(shí)物，將標(biāo)識(shí)物粘貼在待測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上，通過(guò)識(shí)別標(biāo)識(shí)物，并檢測(cè)標(biāo)識(shí)物位置的變化，來(lái)判斷目標(biāo)的移動(dòng)情況。該方案的標(biāo)識(shí)物設(shè)計(jì)靈活，易于識(shí)別，標(biāo)識(shí)物的識(shí)別方法簡(jiǎn)便，能夠適用于各種移動(dòng)目標(biāo)的視頻監(jiān)控。

本發(fā)明所述的一種基于標(biāo)識(shí)物的識(shí)別方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：定義標(biāo)識(shí)物：所述的標(biāo)識(shí)物為多個(gè)黑白相間的同心矩形或同心圓，其中心圖形的邊界為內(nèi)框，其最外層圖形的邊界為外框，且外框顏色與待測(cè)目標(biāo)的表面色存在明顯反差。例如，當(dāng)待測(cè)目標(biāo)的表面色為白色時(shí)，設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)物為4個(gè)黑白相間的同心矩形或同心圓，最中心圖形為白色，最外層圖形為黑色。

步驟2：將至少一個(gè)所述標(biāo)識(shí)物粘貼在待測(cè)目標(biāo)的表面，通過(guò)正對(duì)所述標(biāo)識(shí)物設(shè)置的攝像頭拍攝待測(cè)物該表面的圖像。例如，當(dāng)待測(cè)目標(biāo)為推拉開(kāi)關(guān)的窗戶(hù)時(shí)，選擇2個(gè)標(biāo)識(shí)物，分別粘貼在窗戶(hù)的左側(cè)和右側(cè)；當(dāng)待測(cè)目標(biāo)為車(chē)庫(kù)的卷門(mén)時(shí)，選擇4個(gè)標(biāo)識(shí)物，由上到下排列粘貼在卷門(mén)表面。

步驟3：將所述攝像頭采集的圖像轉(zhuǎn)換為灰度bmp圖像，逐行掃描所述bmp圖像的各個(gè)像素，初步檢測(cè)所述標(biāo)識(shí)物的中心點(diǎn)，檢測(cè)步驟包括：

(3.1)定義結(jié)構(gòu)數(shù)組center[(m,n)，ri，pi，bi，vi，v0]，并初始化center，其中，(m,n)為像素點(diǎn)坐標(biāo)，以像素點(diǎn)(m,n)為中心設(shè)置n層同心窗口，2≦n≦8，標(biāo)識(shí)物為同心矩形時(shí)，窗口為正方形，標(biāo)識(shí)物為同心圓時(shí)，窗口為圓形，ri為第i層窗口的半徑，i為層序號(hào)，0≦i≦n-1，在每層窗口的邊界上等間隔取m個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)灰度值為pij，j為采樣點(diǎn)序號(hào)，0≦j≦m-1，第i層窗口的像素均值為類(lèi)內(nèi)方差為vi、第i層與第0層的類(lèi)間差bi；

(3.2)計(jì)算各層窗口的vi、bi0，計(jì)算式分別為

(3.3)在bi>t1，且vi<t2的條件下，其中，100≤t1≤800，70≤t2≤120，尋找最小類(lèi)內(nèi)方差vindex，記錄vindex及其所對(duì)應(yīng)的層序號(hào)index和窗口半徑rindex；

(3.4)統(tǒng)計(jì)第index層窗口和第0層窗口上對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的像素差值小于最小類(lèi)內(nèi)方差vindex的個(gè)數(shù)num，將滿(mǎn)足bindex0>t3，且num<t4的像素點(diǎn)(m,n)作為標(biāo)識(shí)物的中心點(diǎn)加入數(shù)組集合center中，其中，150≤t3≤200，t4≤m/2；

(3.5)以新加入到數(shù)組集合center的中心點(diǎn)(m,n)為中心，在center數(shù)組集中檢索以rindex為半徑的窗口內(nèi)是否有其他點(diǎn)，若有，則僅保留類(lèi)內(nèi)方差vi和v0都最小的點(diǎn)；

(3.6)以下一像素(m,n+1)或(m+1,1)為中心，重復(fù)步驟(3.2)～(3.5)，直到遍歷完整個(gè)圖像的各個(gè)像素，得到初檢測(cè)點(diǎn)集center；

步驟4：遍歷步驟3所述的初檢測(cè)點(diǎn)集center中的所有像素點(diǎn)，以各個(gè)所述像素點(diǎn)為起始位置，向四周尋找標(biāo)識(shí)物的內(nèi)框和外框，并確定標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)，包括如下步驟：

(4.1)確定標(biāo)識(shí)物內(nèi)框：以第index層窗口為搜索窗口，計(jì)算窗口內(nèi)每行每列的像素和相對(duì)中心行或中心列的差值，然后中心點(diǎn)為起始位置，向四周尋找灰度突變最大的位置，即為內(nèi)框邊界；

(4.2)確定標(biāo)識(shí)物外框：以步驟1所述標(biāo)識(shí)物的內(nèi)、外框比例和步驟4.1確定的標(biāo)識(shí)物內(nèi)框來(lái)確定外框的搜索窗口，計(jì)算窗口內(nèi)每行每列像素的梯度，并以中心點(diǎn)(mm,nn)為起始位置，向四周尋找窗口內(nèi)梯度變化最大的位置，即為外框的邊界；

步驟5：去除偽點(diǎn)，滿(mǎn)足如下條件之一的即為偽點(diǎn)：

(1)無(wú)法確定內(nèi)框或外框的中心點(diǎn)是偽點(diǎn)；

(2)內(nèi)框或外框內(nèi)像素方差大于閾值t5，或像素均值差小于閾值t6的中心點(diǎn)是偽點(diǎn)，其中，20≤t5≤40，10≤t6≤30；

(3)內(nèi)框和/或外框的寬高比例，或者內(nèi)框與外框的寬/高比例與所述標(biāo)識(shí)物不同的中心點(diǎn)是偽點(diǎn)；

步驟6：由步驟(4.1)確定的內(nèi)框邊界修正標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)，記錄修正后的中心點(diǎn)(mm,nn)；

步驟7：每間隔時(shí)間t，重復(fù)步驟3～6，檢測(cè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)(mm,nn)，通過(guò)檢測(cè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)的變化判斷待測(cè)物的狀態(tài)。

作為一種技術(shù)方案，在步驟3中先對(duì)所述的bmp圖像進(jìn)行下采樣，再進(jìn)行初步檢測(cè)；若攝像頭拍攝的視頻圖像像素太高，逐行逐個(gè)像素點(diǎn)去重復(fù)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)的初步檢測(cè)步驟工作量太大，可先對(duì)圖像進(jìn)行下采樣，通過(guò)降低視頻圖像的像素來(lái)減少工作量，提高識(shí)別速度。

作為一種技術(shù)方案，在步驟3.8中，若點(diǎn)(m,n)已增加到數(shù)組集center中，則橫向掃描步長(zhǎng)可以設(shè)為10個(gè)像素，即下一個(gè)像素為(m,n+10)或(m+1,1)。由于標(biāo)識(shí)物本身有一定的大小，且標(biāo)識(shí)物在粘貼時(shí)不會(huì)緊挨著粘在一起，故當(dāng)點(diǎn)(m,n)為標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)時(shí)，可加大掃描步長(zhǎng)，以提高效率。

作為一種技術(shù)方案，步驟4在全圖上完成，由于步驟3是標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)的初步檢測(cè)，所以當(dāng)圖像像素較大時(shí)，可通過(guò)下采樣提高初步檢測(cè)的效率，但在下采樣圖像中進(jìn)行步驟4會(huì)影響標(biāo)識(shí)物內(nèi)、外框邊界的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性，容易導(dǎo)致目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況的誤判，故步驟4應(yīng)該在全圖上完成。

作為一種技術(shù)方案，根據(jù)步驟4確定的標(biāo)識(shí)物內(nèi)、外框邊界確定標(biāo)識(shí)物大小，對(duì)攝像頭進(jìn)行調(diào)焦，調(diào)整標(biāo)識(shí)物在全圖中的比例，以達(dá)到最佳識(shí)別性能。

【附圖說(shuō)明】

圖1為實(shí)施例1設(shè)計(jì)的標(biāo)識(shí)物

圖2為實(shí)施例1中的攝像機(jī)拍攝的真實(shí)圖像

圖3為實(shí)施例2設(shè)計(jì)的標(biāo)識(shí)物

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例1

以白色車(chē)庫(kù)卷門(mén)為例，通過(guò)本發(fā)明的一種基于標(biāo)識(shí)物的識(shí)別方法，對(duì)卷門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行視頻監(jiān)控。定義圖1所示4個(gè)黑白相間的同心矩形為標(biāo)識(shí)物，標(biāo)識(shí)物中心是白色正方形，最外層為黑色矩形，如2所示，選擇2個(gè)相同大小的所述標(biāo)識(shí)物，分別粘貼在卷門(mén)內(nèi)側(cè)，攝像頭正對(duì)著標(biāo)識(shí)物設(shè)置，拍攝整個(gè)卷門(mén)的圖像。

將所述攝像頭拍攝的圖像轉(zhuǎn)換為灰度bmp圖像，逐行掃描所述bmp圖像的各個(gè)像素，初步檢測(cè)所述標(biāo)識(shí)物的中心點(diǎn)，檢測(cè)步驟包括：(3.1)定義結(jié)構(gòu)數(shù)組center[(m,n)，ri，pi，bi，vi，v0]，并初始化center，其中，(m,n)為像素點(diǎn)坐標(biāo)，以像素點(diǎn)(m,n)為中心設(shè)置6層同心正方形窗口，窗口的半徑ri分別為1，3，5，7，9，11，i為層序號(hào)，0≦i≦5，在每層窗口的邊界上等間隔取8個(gè)采樣點(diǎn)，即采樣點(diǎn)位于窗口的4個(gè)頂點(diǎn)及4條邊的中心處，每個(gè)采樣點(diǎn)灰度值為pij，j為采樣點(diǎn)序號(hào)，0≦j≦7，第i層窗口的像素均值為類(lèi)內(nèi)方差為vi、第i層與第0層的類(lèi)間差bi；(3.2)計(jì)算各層窗口的vi、bi，計(jì)算式分別為(3.3)在bi>t1，且vi<t2的條件下，其中，100≤t1≤800，70≤t2≤120，尋找最小類(lèi)內(nèi)方差vindex，并記錄vindex及其所對(duì)應(yīng)的層序號(hào)index和窗口半徑rindex；(3.4)統(tǒng)計(jì)第index層窗口和第0層窗口上對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的像素差值小于最小類(lèi)內(nèi)方差vindex的個(gè)數(shù)num，將滿(mǎn)足bindex>t3，且num<t4的像素點(diǎn)(m,n)作為標(biāo)識(shí)物的中心點(diǎn)加入數(shù)組集合center中，其中，150≤t3≤200，t4≤4；(3.5)以新加入到數(shù)組集合center的中心點(diǎn)(m,n)為中心，在center數(shù)組集中檢索以rindex為半徑的窗口內(nèi)是否有其他點(diǎn)，若有，則僅保留類(lèi)內(nèi)方差vi和v0都最小的點(diǎn)；(3.6)以下一像素(m,n+1)或(m+1,1)為中心，重復(fù)步驟(3.2)～(3.5)，直到遍歷完整個(gè)圖像的各個(gè)像素，得到初檢測(cè)點(diǎn)集center。

遍歷初檢測(cè)點(diǎn)集center中的所有像素點(diǎn)，以各個(gè)所述像素點(diǎn)為起始位置，向四周尋找標(biāo)識(shí)物的內(nèi)框和外框，并確定標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)，包括如下步驟：

(4.1)確定標(biāo)識(shí)物內(nèi)框：以第index層窗口為搜索窗口，計(jì)算窗口內(nèi)每行每列的像素和相對(duì)中心行或中心列的差值，然后中心點(diǎn)為起始位置，向四周尋找灰度突變最大的位置，即為內(nèi)框邊界；

(4.2)確定標(biāo)識(shí)物外框：以步驟1所述標(biāo)識(shí)物的內(nèi)、外框比例和步驟4.1確定的標(biāo)識(shí)物內(nèi)框來(lái)確定外框的搜索窗口，計(jì)算窗口內(nèi)每行每列像素的梯度，并以中心點(diǎn)(mm,nn)為起始位置，向四周尋找窗口內(nèi)梯度變化最大的位置，即為外框的邊界；

步驟5：去除偽點(diǎn)，滿(mǎn)足如下條件之一的即為偽點(diǎn)：

(1)無(wú)法確定內(nèi)框或外框的中心點(diǎn)是偽點(diǎn)；

(2)內(nèi)框或外框內(nèi)像素方差大于閾值t5，20≤t5≤40，或像素均值差小于閾值t6，10≤t6≤30，的中心點(diǎn)是偽點(diǎn)；

(3)內(nèi)框和/或外框的寬高比例，或者內(nèi)框與外框的寬/高比例與所述標(biāo)識(shí)物不同的中心點(diǎn)是偽點(diǎn)；

步驟6：由步驟(4.1)確定的內(nèi)框邊界修正標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)，記錄修正后的中心點(diǎn)(mm,nn)；

步驟7：每間隔時(shí)間t，t＝10min，重復(fù)步驟3～6，檢測(cè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)(mm,nn)，通過(guò)檢測(cè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)坐標(biāo)的變化判斷待測(cè)物的狀態(tài)，即以卷門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)2個(gè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)的坐標(biāo)為基準(zhǔn)，若2個(gè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)的坐標(biāo)均無(wú)變化，則判斷卷門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，若有1個(gè)或2個(gè)標(biāo)識(shí)物中心點(diǎn)的坐標(biāo)發(fā)生變化，則判斷卷門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1所不同的是，定義圖3所示3個(gè)黑白相間的同心圓為標(biāo)識(shí)物，標(biāo)識(shí)物中心和最外層均為黑色圓形，選擇4個(gè)相同大小的所述標(biāo)識(shí)物，由上至下粘貼在卷門(mén)內(nèi)側(cè)，攝像頭正對(duì)著標(biāo)識(shí)物設(shè)置，拍攝整個(gè)卷門(mén)的圖像。

需要強(qiáng)調(diào)的是，以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。