本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜擁擠環(huán)境下協(xié)同視頻監(jiān)控中目標跟蹤算法研究　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著公共安全越來越受到國內(nèi)外的重視,視頻監(jiān)控被廣泛采用并成為主要的安全監(jiān)控手段。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨著監(jiān)控代價大、看不清等問題,智能化、高清化成為未來視頻監(jiān)控的必然發(fā)展方向。目標跟蹤是智能監(jiān)控中的基礎(chǔ)性問題,復(fù)雜擁擠環(huán)境給目標跟蹤帶來的主要挑戰(zhàn)是：(1)復(fù)雜背景和相似外觀的目標對被跟蹤目標造成干擾,(2)擁擠環(huán)境造成目標之間頻繁的相互遮擋,(3)作為主要跟蹤目標的行人具有高度的非剛性形變,(4)視頻分辨率低造成細節(jié)信息丟失,區(qū)分目標困難。本文針對這些關(guān)鍵問題進行了深入的研究,主要的研究工作及創(chuàng)新點如下：1.提出了一種基于共享字典學(xué)習(xí)的單目標跟蹤算法。在復(fù)雜擁擠的環(huán)境下,為了解決相似背景干擾的問題,該算法學(xué)習(xí)三個字典：目標字典、背景字典和共享字典。目標字典和背景字典學(xué)習(xí)目標和背景不同的部分,共享字典學(xué)習(xí)目標和背景相似的部分。通過共享字典的學(xué)習(xí)將目標和背景的相似之處與不同之處分開,使得字典具有更好的辨別能力。實驗結(jié)果表明,與現(xiàn)有的跟蹤方法對比,本文提出的算法能夠更好地解決相似背景干擾的問題,在主要包含相似背景挑戰(zhàn)的視頻中,跟蹤結(jié)果的平均重疊率提升了10%。2.提出了一種基于分塊多圖排序的單目標跟蹤算法。在復(fù)雜擁擠的環(huán)境下,為了解決目標之間頻繁相互遮擋的問題,該算法充分利用樣本之間的流形結(jié)構(gòu)關(guān)系,將目標劃分成圖像塊,基于不同圖像塊的不同特征表示構(gòu)建不同的關(guān)系圖,每個關(guān)系圖分配一個權(quán)重,同時學(xué)習(xí)關(guān)系圖的權(quán)重和候選樣本的排序得分,減少遮擋目標塊的影響。實驗結(jié)果表明,與現(xiàn)有的跟蹤方法對比,本文提出的算法能夠更好地解決目標遮擋的問題,在主要包含目標遮擋挑戰(zhàn)的視頻中,跟蹤結(jié)果的平均重疊率提升了8%。3.提出了一種基于多層目標表示及多層幾何關(guān)系限制的單目標跟蹤算法。在復(fù)雜擁擠的環(huán)境下,為了同時解決目標遮擋和形變的問題,該算法將目標進行多層分塊表示,并通過分層樹模型建模目標塊之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，，在統(tǒng)一的目標函數(shù)中求解所有目標塊的位置。目標函數(shù)考慮了目標塊的外觀得分和目標塊之間的形變損失,在允許目標發(fā)生一定形變的同時,通過多層目標塊之間結(jié)構(gòu)關(guān)系的限制,使得目標塊的跟蹤更加地準確。實驗結(jié)果表明,與現(xiàn)有的跟蹤方法對比,本文提出的算法能夠更好地處理目標遮擋和形變的問題,在主要包含目標遮擋和形變挑戰(zhàn)的視頻中,跟蹤結(jié)果的平均重疊率提升了9%。4.提出了一種基于靜態(tài)攝像頭和動態(tài)攝像頭信息雙向融合的單目標跟蹤算法。在協(xié)同視頻監(jiān)控中,為了獲取感興趣目標的高清圖像，提升動態(tài)攝像頭中感興趣目標的跟蹤效果,該算法通過多觀測模型提升單攝像頭中跟蹤算法的穩(wěn)定性,并進一步通過信息雙向融合,充分利用動靜攝像頭的信息提升感興趣目標跟蹤的效果。真實場景中的仿真實驗和實際系統(tǒng)中的實驗效果證明了本文提出的算法的有效性。5.提出了一種新穎的融合靜態(tài)攝像頭和動態(tài)攝像頭信息的多目標跟蹤算法。在協(xié)同視頻監(jiān)控中,靜態(tài)攝像頭中目標分辨率低,造成多目標跟蹤中目標ID交換。為了解決這個問題,該算法通過動態(tài)攝像頭中的高清圖像信息學(xué)習(xí)更有辨別能力的外觀模型,并將異質(zhì)攝像頭中的信息融合到基于關(guān)聯(lián)的跟蹤框架中,提高靜態(tài)攝像頭中的軌跡片段連接的準確性。實驗結(jié)果表明,和現(xiàn)有的多目標跟蹤算法對比,該算法能夠大幅減少多目標跟蹤中ID交換的數(shù)量,提升多目標跟蹤的效果。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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