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双目视觉下运动目标的轨迹生成与分析

钟左峰  
【摘要】:视频监控的主要功能就是实时地监控场景中的运动目标,并且描述分析运动目标的行为,为更高层次的理解和决策提供辅助信息。目标的运动分析是当前视频监控中的一个重要研究方向,因为分析的结果是之后的行为分析与理解重要的依据。目标运动分析的研究内容相当丰富,主要包括运动检测、目标跟踪、轨迹生成和行为分析等问题。 单目视觉下的视频监控的相关技术已非常成熟,但是单目视觉监控中存在一些难以解决的问题,比如监控范围有限,无法获取运动目标深度信息等等。双目视觉环境下的视频监控技术的研究就成为必然。双目视觉下视频监控利用两个摄像机同时工作,摄像机之间有共同的监控区域。这样就可以在立体空间中表示监控目标,获得它们的三维空间信息。在三维空间中描绘运动目标轨迹并对目标轨迹进行分析,可以获得更准确的运动分析结果。所以双目视觉下的运动目标轨迹问题成为双目视觉视频监控的基础和关键技术之一,需要深入的研究。 本文是在两个固定摄像机的静态背景构成的双目视觉环境下进行研究。本文的主要工作如下: (1)详细介绍了双目视觉下视频监控中涉及到的关键技术和相关算法:摄像机标定,运动目标检测、目标跟踪以及三维信息获取等方法。对一些关键技术进行分析和总结,为多目视觉视频监控的研究者提供有价值的参考。 (2)提出了一种基于颜色的二维最大类间方差法进行运动目标检测。传统的二维最大类间方差法对灰度图进行阈值分割,但彩色图像灰度化的过程中会造成颜色值差异较大像素的灰度值较接近。为此加入色彩以辅助分割可以获得很好的分割结果,并且很好的适应光照和阴影的变化。 (3)构建了一个多目视觉下运动目标轨迹生成系统。系统利用张正友标定法对两个摄像机进行标定,获取摄像机内外参数以及两个摄像机之间的位姿。检测与跟踪运动目标,提取运动目标三维质心坐标,生成运动目标轨迹,测量目标深度与速度并进行分析。


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