專利名稱：基于gps和gis的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻傳感網(wǎng)絡(luò)、計算機視覺、智能信息處理領(lǐng)域。涉及基于GPS(GlobalPositioning System)衛(wèi)星定位技術(shù)和GIS (Geophysics Information System)地理信息系統(tǒng)的視頻傳感網(wǎng)絡(luò)接力跟蹤技術(shù)以及基于運動圖像的計算機監(jiān)控和視覺計算技術(shù)。具體是一種將GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡(luò)以及視覺計算有機融合于一體的視覺監(jiān)控智能組網(wǎng)的運動目標接力跟蹤方法，可實現(xiàn)對移動嫌疑對象的自主發(fā)現(xiàn)、實時定位、接力跟蹤并將目標的監(jiān)控視頻融合顯示于電子地圖之上以及應急聯(lián)動、視頻監(jiān)控、指揮調(diào)度等多項功能。
背景技術(shù)：
隨著社會對公共安全問題的重視，實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應用?，F(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在的主要問題，一是各監(jiān)控系統(tǒng)自我封閉成信息孤島，沒有在較大范圍內(nèi)比如城域內(nèi)建立視頻傳感監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，形成對被監(jiān)控目標的接力跟蹤；另一個是幾乎完全依靠人工進行視頻內(nèi)容的判別，人員工作強度大，易產(chǎn)生漏警漏報現(xiàn)象，往往用于事后查詢，屬被動式系統(tǒng)。隨著人們對視頻監(jiān)控智能化、大范圍部署的要求越來越高，上述兩個問題變得日益突出。隨著電信寬帶網(wǎng)絡(luò)和移動無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的日臻完善與成熟，數(shù)字視頻信號的遠程實時傳輸變得十分便捷和經(jīng)濟。而GPS衛(wèi)星定位技術(shù)則隨著硬件成本的不斷降低和我國各地GPS差分臺站的不斷建立以及美國SA政策的取消，得到了廣泛的應用，單機定位精度可達到亞米級，能實時提供經(jīng)度、緯度、高度、時間、速度、航向等參數(shù)，可以滿足視頻攝像機定位精度的應用要求。GPS/GIS集成技術(shù)在發(fā)達國家的運輸導航與監(jiān)控領(lǐng)域應用已經(jīng)非常普及，在中國的一系列大中城市，特別是在公安、交通、消防及銀行等部門也有了較快的發(fā)展，取得了一定的成效。與此同時，基于視覺計算的視頻監(jiān)控技術(shù)也開展了較多的相關(guān)研究，取得了較大進展，包括國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃中智能監(jiān)控項目的研究，一批視頻對象的行為識別、特征識別的研究成果已達到或接近實用水平。考慮到視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)有問題的需要和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、定位與智能監(jiān)控等技術(shù)條件的成熟，本發(fā)明提出了基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，利用有線和無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)、GPS與GIS及智能監(jiān)控技術(shù)，建立大范圍(城域或高速公路)內(nèi)的視頻傳感監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對可疑運動目標的自主發(fā)現(xiàn)與接力跟蹤，協(xié)助安全部門對特定行為和事件的分析和識別。視頻傳感監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方法是計算機視覺監(jiān)控領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究的新熱點，涉及到網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、GPS授時定位、GIS系統(tǒng)及視覺計算等課題。雖然近年來學術(shù)上對網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、GPS授時定位、GIS系統(tǒng)和視頻監(jiān)控等各個方面進行了較多的相關(guān)研究，但還沒有將GIS、GPS和視頻監(jiān)控結(jié)合在一起形成一個匯集GIS中的電子地圖信息、GPS授時定位數(shù)據(jù)和監(jiān)控攝像機視頻信息的綜合的、智能化程度更高的視頻傳感監(jiān)控接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)。、
本發(fā)明項目組對國內(nèi)外專利文獻和公開發(fā)表的期刊論文檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明密切相關(guān)和一樣的報道或文獻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡(luò)以及視覺計算有機地融合于一體，形成一個智能化更高、定位準確、智能組網(wǎng)并利用計算機視覺技術(shù)監(jiān)控和分析被監(jiān)控目標的運動、實現(xiàn)對被監(jiān)控目標接力跟蹤的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)攝像機中內(nèi)嵌的GPS模塊獲取的授時定位數(shù)據(jù)決定攝像機在GIS電子地圖中所處的地理位置，根據(jù)GIS數(shù)據(jù)決定攝像機直接的地理鄰接關(guān)系(即有可供運動物體到達的道路等通路)，根據(jù)地理鄰接關(guān)系自動生成攝像機直接的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)， 當有新的攝像機加入后，自動根據(jù)其GPS授時定位數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的GIS數(shù)據(jù)重新生成接力跟蹤的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。當有車載無線GPS監(jiān)控攝像機加入后，也可自動實時重新生成接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；并能將監(jiān)控視頻信息實時顯示在監(jiān)控指揮中心的監(jiān)控屏幕，同步將導航和指揮調(diào)度信息發(fā)送給車載移動監(jiān)控平臺。監(jiān)控指揮中心的目標分析模塊對監(jiān)控視頻自動進行分析，發(fā)現(xiàn)警情及時報警給監(jiān)控人員，并自動啟動接力跟蹤模塊進行監(jiān)控跟蹤。本發(fā)明的應用有助于改善更大范圍內(nèi)的視頻傳感網(wǎng)絡(luò)接力跟蹤監(jiān)控水平。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，包括若干監(jiān)控攝像單元，各監(jiān)控攝像單元包括監(jiān)控攝像機，內(nèi)嵌或配有GPS接收定位模塊和有線/無線 通信模塊，通過監(jiān)控攝像單元采集監(jiān)控區(qū)域中的視頻序列，并由有線/無線通信模塊經(jīng)有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心包括有線/無線通信模塊、目標分析模塊、接力跟蹤調(diào)度模塊、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊、數(shù)據(jù)庫服務器、顯示交互模塊、GIS地理信息系統(tǒng)；監(jiān)控中心通過所述有線/無線通信模塊接收各監(jiān)控攝像單元傳輸來的視頻序列，由接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊提取所接收的視頻序列中的各監(jiān)控攝像機的GPS授時定位數(shù)據(jù)，根據(jù)GPS授時定位數(shù)據(jù)和GIS電子地圖信息計算各監(jiān)控攝像機在GIS系統(tǒng)中的地理位置和鄰接關(guān)系；根據(jù)最短距離算法和各監(jiān)控攝像機的鄰接關(guān)系，自動構(gòu)建以監(jiān)控攝像機為結(jié)點的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖以鏈式存儲結(jié)構(gòu)存儲在數(shù)據(jù)庫服務器中的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫；所述的目標分析模塊，用于檢測監(jiān)控攝像機所傳送的視頻序列中的運動物體，提取其特征，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫，并與數(shù)據(jù)庫服務器中的跟蹤目標標準模型庫中的特征模型進行比對，特征符合的，初步判斷為可疑目標并報警，提交監(jiān)控人員進行人工判定后，確定為報警目標，在視頻圖像上對目標進行持續(xù)標記，將目標的特征、位置和可能的行進方向信息反饋到接力跟蹤調(diào)度模塊；對于快速運動的目標，在提交監(jiān)控人員進行人工判定的同時，將目標的特征、位置和可能的行進方向信息反饋到接力跟蹤調(diào)度模塊，啟動接力跟蹤；接力跟蹤調(diào)度模塊接到報警信息后，根據(jù)監(jiān)控攝像機的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，通知目標分析模塊按照報警目標特征鎖定相鄰接的監(jiān)控攝像機，對目標進行緊湊跟蹤、標記。所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述接力跟蹤調(diào)度模塊接到報警信息后，還將得到的報警目標信息傳輸至所述的車載監(jiān)控平臺，以導航并指揮尾隨追蹤人員輔助調(diào)整車載或手持監(jiān)控攝像機。
所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述的GIS電子地圖信息由GIS地圖生成模塊即GIS地圖繪制器生成，包括以下步驟(I)GIS地圖生成模塊獲得預設(shè)的路段編號表，所述的路段編號表包括路段名字段和與之對應的路段編號字段及路段之間的地理鄰接關(guān)系，以及該路段的對應的外接矩形的對角線兩頂點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；(2)繪制跟蹤路段圖層，包括繪制各路段對象，并對每個路段對象分配路段編號字段與狀態(tài)信息字段，其狀態(tài)信息字段包含其外接矩形某條對角線的兩頂點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)及圖層之間的地理鄰接關(guān)系，根據(jù)所述的路段編號表將各路段對象的路段編號寫入路段編號字段；(3)繪制跟蹤軌跡圖層，包括繪制位于所述監(jiān)控區(qū)域上的所跟蹤對象運動軌跡，繪制各軌跡段的行駛方向箭頭；

(4)繪制當前位置圖層，包括繪制表示跟蹤對象當前所在位置的當前位置標示占.(5)繪制跟蹤路段名圖層，包括根據(jù)所述的跟蹤路段編號表繪制各跟蹤路段對象的文字名稱。所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述目標分析模塊，具體執(zhí)行以下步驟(I)對各攝像機對所監(jiān)控的區(qū)域進行動態(tài)背景建模；(2)用背景差分法，實現(xiàn)監(jiān)控視頻中運動目標的實時檢測；(3)提取運動目標特征，并與跟蹤目標標準模型庫中所載特征進行比較，利用基于加權(quán)Hu不變矩的相似性比較算法，根據(jù)最大似然準則，計算出待識別目標特征與跟蹤目標標準模型庫中所載特征的相似度，按照設(shè)定的閾值，大于相似度閾值的為正常行為，小于相似度閾值的為異常行為，判別出可疑，提交監(jiān)控人員人工判定；(4)經(jīng)人工判定后，對確認為報警目標的緊湊跟蹤、標記，將報警目標的特征與可能行進的方向信息反饋到接力跟蹤模塊報警。所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)庫服務器采用ORACLE空間數(shù)據(jù)庫管理，將監(jiān)控攝像機獲取的視頻及其GPS授時定位數(shù)據(jù)、跟蹤目標標準模型、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖存儲在指定的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，將參加接力跟蹤的監(jiān)控攝像機的GPS坐標按時間順序存入數(shù)據(jù)庫，形成跟蹤軌跡。所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述目標分析模塊根據(jù)監(jiān)控要求和目標特征，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫包括以下步驟(I)監(jiān)控視頻獲取主控服務器接收來自各視頻監(jiān)控攝像機的視頻圖像序列；(2)運動目標檢測利用背景差分法提取出采集視頻序列圖像中的運動目標；(3)運動目標特征提取，包括長度，寬度，長和寬之比，離散度，占空比，顏色直方圖，目標數(shù)量，間隔距離，運動速度，滯留時間，輪廓等；(4)行為建模利用上述采集的大量樣本對不同行為進行相關(guān)的學習建模，建立對應的標準行為模型；(5)建立模型庫將獲得的標準行為模型分類保存，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫。所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖根據(jù)各監(jiān)控攝像機的GPS授時定位數(shù)據(jù)，以繪制地圖的方式采用一定的比例尺，在圖中的相應坐標點繪制代表各攝像機的結(jié)點，根據(jù)各攝像機在電子地圖中接力鄰接關(guān)系，畫出各攝像機之間的連接線，并存入監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫，隨變化實時修改。所述的接力跟蹤系統(tǒng)，所述顯示交互模塊對來自各監(jiān)控攝像機的視頻進行縮放處理，將處理結(jié)果嵌入到GIS電子地圖的相應矢量圖形中，形成融合了監(jiān)控視頻序列和電子地圖信息的視頻圖像，并驅(qū)動監(jiān)控屏幕顯示；所述顯示交互模塊用于監(jiān)控人員與系統(tǒng)之間的信息交互，包括監(jiān)控人員向系統(tǒng)發(fā)出指令，對可疑目標作出確認，查詢信息或分析結(jié)果，對任意指定區(qū)域的監(jiān)控攝像機進行查詢，或?qū)⒛繕随i定在某窗口，將跟蹤目標的視頻跟蹤軌跡套疊顯示于GIS電子地圖上等。顯示信息的形式為視頻、音頻和文字； 所述顯示交互模塊支持監(jiān)控人員事先給出目標特征，比如嫌疑人的照片、步態(tài)、汽車牌號等，或者臨時在視頻中指定具體目標進行接力跟蹤，這些目標可以是可疑目標，也可以是非可疑目標，在視頻中指定具體目標時，系統(tǒng)提供指定工具，只需在指定目標上點擊鼠標或觸摸屏手指點擊即可；所述顯示交互模塊系統(tǒng)自動對人工指定的目標進行輪廓標定，通過圖像分析與行為特征提取，獲得特征模型，并由接力跟蹤調(diào)度模塊通知目標可能前往的監(jiān)控攝像機和現(xiàn)場監(jiān)控人員進行接力跟蹤和處置；所述顯示交互模塊將人工指定的異常行為模型分類保存到跟蹤目標標準模型庫中，為系統(tǒng)提供異常行為判定模型，提高系統(tǒng)異常行為的判定能力和學習能力。本發(fā)明解決了多監(jiān)控攝像機自動組網(wǎng)并實現(xiàn)接力跟蹤等技術(shù)難題，實現(xiàn)了對異常行為的檢測、報警、報警信息的人工判定和智能監(jiān)控接力跟蹤等功能。此項技術(shù)成果可以應用于各行各業(yè)的視頻接力監(jiān)控系統(tǒng)中，例如金融證券保險商場超市等營業(yè)場所、政府機關(guān)場所、監(jiān)獄、社區(qū)安防和城市道路等環(huán)境的異常行為人、異常行為車輛的監(jiān)控、預警和接力跟蹤。


圖I是本發(fā)明的接力跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要數(shù)據(jù)關(guān)系示意圖；圖2本發(fā)明的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)圖；(a)為位置固定的監(jiān)控攝像機接力跟蹤示意圖；(b)為車載或手持監(jiān)控攝像機加入時接力跟蹤示意圖；圖例說明實線圓圈表示位置固定的監(jiān)控攝像機；虛線圓圈表示車載或手持監(jiān)控攝像機；圓圈之間的連線表示攝像機之間的接力鄰接關(guān)系；矩形黑塊表示運動中的嫌疑目標；圖3本發(fā)明的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)鏈式存儲結(jié)構(gòu)圖；(a)為運動中的監(jiān)控攝像機M加入接力跟蹤前，接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)的鏈式存儲結(jié)構(gòu)示意圖；(b)為運動中的監(jiān)控攝像機M加入接力跟蹤后，接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)的鏈式存儲結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是包含監(jiān)控車輛的接力跟蹤圖，圖例說明圓圈表示監(jiān)控攝像機，矩形表示監(jiān)控視頻融合顯示在電子地圖中，虛線表示接力跟蹤線路；圖5是包含監(jiān)控行人的接力跟蹤圖，圖例說明圓圈表示監(jiān)控攝像機，箭頭線表示接力跟蹤線路；
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例I本系統(tǒng)可實現(xiàn)可疑運動對象在電子地圖中的實時跟蹤顯示、為追蹤提供最優(yōu)路徑選擇及導引、顯示導航信息、地圖檢索、語音提示告警、矢量圖分層顯示及縮放顯示；參考圖1，本發(fā)明的接力跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括若干監(jiān)控攝像單元，各監(jiān)控攝像單元包括監(jiān)控攝像機(例如包含(XD、CM0S的可見光攝像機、紅外攝像機和亞毫米精度的雷達檢測成像系統(tǒng))，內(nèi)嵌或配有GPS接收定位模塊和有線/無線通信模塊，通過監(jiān)控攝像單元采集監(jiān)控區(qū)域中的視頻序列，并由有線/無線通信模塊經(jīng)有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心包括有線/無線無線/有線通信模塊、目標分析模塊、接力跟蹤調(diào)度模塊、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊、數(shù)據(jù)庫服務器、顯示交互模塊、GIS地理信息系統(tǒng)； 監(jiān)控中心通過所述有線/無線通信模塊接收各監(jiān)控攝像單元傳輸來的視頻序列，由接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊提取所接收的視頻序列中的各監(jiān)控攝像機的GPS授時定位數(shù)據(jù)，根據(jù)GPS授時定位數(shù)據(jù)和GIS電子地圖信息計算各監(jiān)控攝像機在GIS系統(tǒng)中的地理位置和鄰接關(guān)系；根據(jù)最短距離算法和各監(jiān)控攝像機的鄰接關(guān)系，自動構(gòu)建以監(jiān)控攝像機為結(jié)點的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖以鏈式存儲結(jié)構(gòu)存儲在數(shù)據(jù)庫服務器中的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫；所述的GIS電子地圖信息由GIS地圖生成模塊即GIS地圖繪制器生成，包括以下步驟(I)GIS地圖生成模塊獲得預設(shè)的路段編號表，所述的路段編號表包括路段名字段和與之對應的路段編號字段及路段之間的地理鄰接關(guān)系，以及該路段的對應的外接矩形的對角線兩頂點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。(2)繪制跟蹤路段圖層，包括繪制各路段對象，并對每個路段對象分配路段編號字段與狀態(tài)信息字段，其狀態(tài)信息字段包含其外接矩形某條對角線的兩頂點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)及圖層之間的地理鄰接關(guān)系，根據(jù)所述的路段編號表將各路段對象的路段編號寫入路段編號字段；(3)繪制跟蹤軌跡圖層，包括繪制位于所述監(jiān)控區(qū)域上的所跟蹤對象運動軌跡，繪制各軌跡段的行駛方向箭頭；(4)繪制當前位置圖層，包括繪制表示跟蹤對象當前所在位置的當前位置標示占.(5)繪制跟蹤路段名圖層，包括根據(jù)所述的跟蹤路段編號表繪制各跟蹤路段對象的文字名稱；所述的目標分析模塊，用于檢測監(jiān)控攝像機所傳送的視頻序列中的運動物體，提取其特征，并與數(shù)據(jù)庫服務器中的跟蹤目標標準模型庫中的特征模型進行比對，特征符合的，初步判斷為可疑目標并報警，提交監(jiān)控人員進行人工判定后，確定為報警目標，在視頻圖像上對目標進行持續(xù)標記，將目標的特征、位置和可能的行進方向信息反饋到接力跟蹤調(diào)度模塊。對于快速運動的目標，比如汽車，可在提交監(jiān)控人員進行人工判定的同時，將目標的特征、位置和可能的行進方向信息反饋到接力跟蹤調(diào)度模塊，啟動接力跟蹤；具體執(zhí)行以下步驟
(I)對各攝像機對所監(jiān)控的區(qū)域進行動態(tài)背景建模；(2)用背景差分法，實現(xiàn)監(jiān)控視頻中運動目標的實時檢測；(3)提取運動目標特征，并與跟蹤目標標準模型庫中所載特征進行比較，利用基于加權(quán)Hu不變矩的相似性比較算法，根據(jù)最大似然準則，計算出待識別目標特征與跟蹤目標標準模型庫中所載特征的 相似度，按照設(shè)定的閾值，大于相似度閾值的為正常行為，小于相似度閾值的為異常行為，判別出可疑，提交監(jiān)控人員人工判定；(4)經(jīng)人工判定后，對確認為報警目標的緊湊跟蹤、標記，將報警目標的特征與可能行進的方向信息反饋到接力跟蹤模塊報警。接力跟蹤調(diào)度模塊接到報警信息后，根據(jù)監(jiān)控攝像機的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，通知目標分析模塊按照報警目標特征鎖定相鄰接的監(jiān)控攝像機，對目標進行緊湊跟蹤、標記。將得到的報警目標信息傳輸至所述的車載監(jiān)控平臺，以導航并指揮尾隨追蹤人員輔助調(diào)整車載或手持監(jiān)控攝像機；所述的數(shù)據(jù)庫服務器采用ORACLE空間數(shù)據(jù)庫管理，將監(jiān)控攝像機獲取的視頻及其GPS授時定位數(shù)據(jù)(經(jīng)度、緯度、高程、時間)、跟蹤目標標準模型、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖存儲在指定的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，將參加接力跟蹤的監(jiān)控攝像機的GPS坐標按時間順序存入數(shù)據(jù)庫，形成跟蹤軌跡；所述顯示交互模塊對來自各監(jiān)控攝像機的視頻進行縮放處理，將處理結(jié)果嵌入到GIS電子地圖的相應矢量圖形中，形成融合了監(jiān)控視頻序列和電子地圖信息的視頻圖像，并驅(qū)動監(jiān)控屏幕顯示；所述顯示交互模塊用于監(jiān)控人員與系統(tǒng)之間的信息交互，包括監(jiān)控人員向系統(tǒng)發(fā)出指令，對可疑目標作出確認，查詢信息或分析結(jié)果，對任意指定區(qū)域的監(jiān)控攝像機進行查詢，或?qū)⒛繕随i定在某窗口，將跟蹤目標的視頻跟蹤軌跡套疊顯示于GIS電子地圖上等。顯示信息的形式為視頻、音頻和文字；所述顯示交互模塊支持監(jiān)控人員事先給出目標特征，比如嫌疑人的照片、步態(tài)、汽車牌號等，或者臨時在視頻中指定具體目標進行接力跟蹤，這些目標可以是可疑目標，也可以是非可疑目標，在視頻中指定具體目標時，系統(tǒng)提供指定工具，只需在指定目標上點擊鼠標或觸摸屏手指點擊即可；所述顯示交互模塊系統(tǒng)自動對人工指定的目標進行輪廓標定，通過圖像分析與行為特征提取，獲得特征模型，并由接力跟蹤調(diào)度模塊通知目標可能前往的監(jiān)控攝像機和現(xiàn)場監(jiān)控人員進行接力跟蹤和處置；所述顯示交互模塊將人工指定的異常行為模型分類保存到跟蹤目標標準模型庫中，為系統(tǒng)提供異常行為判定模型，提高系統(tǒng)異常行為的判定能力和學習能力；所述的目標分析模塊根據(jù)監(jiān)控要求和目標特征，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫；包括以下步驟(I)監(jiān)控視頻獲取主控服務器接收來自各視頻監(jiān)控攝像機的視頻圖像序列；(2)運動目標檢測利用背景差分法提取出采集視頻序列圖像中的運動目標；(3)運動目標特征提取，包括長度，寬度，長和寬之比，離散度，占空比，顏色直方圖，目標數(shù)量，間隔距離，運動速度，滯留時間，輪廓等；(4)行為建模利用上述采集的大量樣本對不同行為進行相關(guān)的學習建模，建立對應的標準行為模型；(5)建立模型庫將獲得的標準行為模型分類保存，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫；當有新的攝像機加入時，通過實時采集該攝像機監(jiān)控區(qū)域的視頻序列，并重新進行視頻監(jiān)控的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；在白天或光照條件好的情況下驅(qū)動所述CCD攝像機，而在晚上或濃霧、大雨、或降雪的情況下驅(qū)動紅外攝像機和亞毫米精度的雷達檢測成像系統(tǒng)。亞毫米精度的雷達檢測成像系統(tǒng)其測量活動不受降雨，灰塵，煙塵的影響，可在任何天氣條件下使用，測量精度可達±0. 2mm,測量范圍可達850m (測量范圍可超過850米,但分辨率會降低)；在對監(jiān)控目標的尾隨跟蹤中，可使用車載或手持無線GPS監(jiān)控攝像機和固定位置的監(jiān)控攝像機相結(jié)合的接力協(xié)作跟蹤方式。當固定位置的攝像機監(jiān)控到嫌疑目標時，可調(diào)度車載或手持無線GPS監(jiān)控攝像機進行尾隨跟蹤。其工作方式同上述步驟。顯示交互模塊將各監(jiān)控攝像機的視頻嵌入到GIS地圖中相對應經(jīng)緯坐標區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)各監(jiān)控點視頻同屏同步顯示；使顯示監(jiān)控目標所在的電子地圖區(qū)域自動高清晰顯示在監(jiān)視屏幕的中心區(qū)域，其他接力跟蹤監(jiān)控攝像機的視頻以較低分辨率同步顯示在電子地圖的相應區(qū)域內(nèi)，以提高系統(tǒng)響應速度。隨著監(jiān)控目標的運動，自動切換電子地圖以使跟蹤目標所在的視頻始終高清顯示在監(jiān)視屏幕的中心區(qū)域。所述的有線/無線通信模塊支持PPP，IP, TCP, UDP, ICMP, DNS等協(xié)議，具有SM卡、UIM卡插槽和標準的有線數(shù)字通信接口，具有IP、SIM卡、UIM卡尋址功能，能夠根據(jù)各鏈路速率自動選擇較高速的鏈路(有線、無線、光纖等)進行傳輸，對使用者透明。用于監(jiān)控攝像機與監(jiān)控中心之間通過有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送，既可由監(jiān)控攝像機向監(jiān)控中心實時傳送視頻，也以由監(jiān)控中心向監(jiān)控攝像機發(fā)送控制導航等信息，實現(xiàn)對監(jiān)控攝像機的遠程控制；所述的有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)主要是有線Internet網(wǎng)、移動通信網(wǎng)，在這些網(wǎng)絡(luò)沒有覆蓋的地區(qū)，可使用有線局域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)乃至衛(wèi)星數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)；所述的視頻傳輸采用H. 264視頻壓縮格式(用戶也可根據(jù)需要選擇其他合適的壓縮編碼方式)，高清晰，全實時傳輸；所述的監(jiān)控攝像機所傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用7元組(監(jiān)控攝像機的編號，經(jīng)度，緯度，受時，方位，高程，視頻圖像)的形式；所述的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖根據(jù)各監(jiān)控攝像機的GPS授時定位數(shù)據(jù)，以繪制地圖的方式采用一定的比例尺，在圖中的相應坐標點繪制代表各攝像機的結(jié)點，根據(jù)各攝像機在電子地圖中接力鄰接關(guān)系，畫出各攝像機之間的連接線，并存入監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫，隨變化實時修改。所述的GIS系統(tǒng)，是為了獲取、儲存、顯示、查詢定位數(shù)據(jù)而建立的計算機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，將所需要的信息和資料直觀、形象地在電子地圖上以圖形或表格的形式顯示出來，為GPS衛(wèi)星定位提供良好的地圖環(huán)境，并能將空間信息與屬性信息的處理完美結(jié)合起來，以直觀的方式顯示位置狀態(tài)等信息；所述GIS地理信息系統(tǒng)用于提供監(jiān)控區(qū)域的矢量電子地圖信息，用于根據(jù)各監(jiān)控攝像機自身的GPS定位信息來計算各監(jiān)控攝像機所在的地理位置和鄰接關(guān)系；可根據(jù)需要分層顯示信息；可任意放大、縮小、移動；可進行同屏多監(jiān)控區(qū)域顯示；采用虛擬現(xiàn)實技、術(shù)，提聞GIS圖形顯不的真實感；接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊用于生成所述接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的鏈式存儲結(jié)構(gòu)，包括兩部分，一部分是數(shù)組結(jié)構(gòu)，其每個元素是個7元組，(監(jiān)控攝像機在數(shù)組中的序號，識別碼，經(jīng)度，緯度，方位，高程，鏈接指針)，其中鏈接指針指向其地理鄰接的相鄰攝像機，即相鄰的攝像機在數(shù)組中的序號；另一部分是存儲結(jié)點用來表示結(jié)點間的鄰接關(guān)系，結(jié)點有2個域組成，一個域表示相鄰攝像機的在數(shù)組中的存儲序號，另一個域是鏈接指針，指向相鄰的攝像機。如圖3所示。系統(tǒng)運行時，采用兩個物理存儲結(jié)構(gòu)保存接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)的存儲結(jié)構(gòu)，一個始終保存一份全由固定位置的監(jiān)控攝像機組成的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)的存儲結(jié)構(gòu)，如圖3(a)所示；另一個是接力跟蹤模塊實時訪問的一份由全部固定位置的監(jiān)控攝像機及處于運動態(tài)的監(jiān)控攝像機一起組成的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)的存儲結(jié)構(gòu)，如圖3(b)所示當有新的運動態(tài)的監(jiān)控攝像機加入時的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)的存儲結(jié)構(gòu)示意圖；實施例2 參見圖1，本發(fā)明是基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，可應用于道路上是否出現(xiàn)嫌疑車輛等涉及公共安全問題需要實時監(jiān)控的場所。本發(fā)明中對車牌號已知的嫌疑車輛是否出現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域的接力跟蹤監(jiān)控包括如下步驟步驟SI :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊的輸入接口，輸入受監(jiān)控的嫌疑車輛的車牌號;
步驟S2 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊在GIS電子地圖上指定監(jiān)控范圍；步驟S3 :顯示交互模塊將監(jiān)控人員輸入的信息傳遞給接力跟蹤調(diào)度模塊；步驟S4 :接力跟蹤調(diào)度模塊將跟蹤特征即車牌號傳遞給目標分析模塊，并通知目標分析模塊鎖定指定監(jiān)控范圍的監(jiān)控攝像頭傳來的視頻；步驟S5 目標分析模塊利用車牌識別算法在鎖定的視頻中進行車牌號提取和比對，若發(fā)現(xiàn)目標，則立即報警、標記并將捕捉到目標的攝像頭的編號、位置通知顯示交互模塊；步驟S6 :顯示交互模塊將目標所在的視頻及相應位置的GIS電子地圖融合顯示于監(jiān)控屏幕中央，同時提請監(jiān)控人員判定；步驟S7 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊人工確認后，由接力跟蹤調(diào)度模塊通知目標分析模塊將原來的鎖定范圍切換到鄰接監(jiān)控攝像頭的視頻，開始接力跟蹤。由于汽車運動速度較快，也可在提請監(jiān)控人員判定的同時，即由接力跟蹤調(diào)度模塊啟動接力跟蹤，但在人工確認前，目標分析模塊原來的鎖定范圍暫不撤銷。步驟S8 :必要時，由接力跟蹤調(diào)度模塊調(diào)度車載或手持無線GPS監(jiān)控攝像機進行尾隨跟蹤、處置。實施例3 參見圖5，本發(fā)明是基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，可應用于道路上是否出現(xiàn)已知嫌疑人員等涉及公共安全問題需要實時監(jiān)控的場所。本發(fā)明中對已知的嫌疑人是否出現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域的接力跟蹤監(jiān)控包括如下步驟步驟SI :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊的輸入接口，輸入嫌疑人的身份照片；步驟S2 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊在GIS電子地圖上指定監(jiān)控范圍；
步驟S3 目標分析模塊利用人臉識別和比對算法實時監(jiān)測所監(jiān)控區(qū)的各攝像機傳送的視頻圖像，進行人臉的識別、提取和比對，若發(fā)現(xiàn)目標，則立即報警、標記并將捕捉到目標的攝像頭的編號、位置通知顯示交互模塊；步驟S4 :顯示交互模塊將目標所在的視頻及相應位置的GIS電子地圖融合顯示于監(jiān)控屏幕中央，同時提請監(jiān)控人員判定；步驟S5 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊人工確認后，由接力跟蹤調(diào)度模塊通知目標分析模塊將原來的鎖定范圍切換到鄰接監(jiān)控攝像頭的視頻，開始接力跟蹤。步驟S6 :必要時，由接力跟蹤調(diào)度模塊調(diào)度車載或手持無線GPS監(jiān)控攝像機進行尾隨跟蹤、處置。實施例4:
參見圖3，本發(fā)明是基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，可應用于道路上是否出現(xiàn)車輛異常行為等涉及公共安全問題需要實時監(jiān)控的場所。本發(fā)明中對車輛異常行為是否出現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域的接力跟蹤監(jiān)控包括如下步驟模型的建立以超速和闖紅燈為例。車輛超速標準模型以有監(jiān)督的學習方式建立步驟SI 目標分析模塊利用監(jiān)控視頻對監(jiān)控區(qū)域進行動態(tài)背景建模；步驟S2 目標分析模塊利用背景差分法提取監(jiān)控視頻中的運動目標；步驟S3 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊對圖像中屬于汽車的運動目標用鼠標或觸摸屏點擊，進行人工確認，再由目標分析模塊測量其外接矩形的左下頂點(前沿與左邊的交點)位置和寬度，記為位置坐標和寬度組成的2元數(shù)組，并通過一段時間的監(jiān)控視頻訓練積累足夠多的2元數(shù)組樣本；步驟S4 :系統(tǒng)自動將樣本按照位置坐標分組，同組內(nèi)位置坐標相同；步驟S5 :系統(tǒng)自動找出每組中的最小寬度,略加容差后即為該位置汽車寬度的下限，在該位置超過此寬度即可視為汽車；步驟S6 :系統(tǒng)自動找出不同位置汽車寬度的下限，形成完整的寬度判別標準；步驟S7 :用已知車速的車輛監(jiān)控視頻建立實際車速與運動目標外接矩形的左下頂點在視頻圖像中位移速度的對應關(guān)系，對視頻測速參數(shù)進行標定，此標定不需大量樣本，理論上一次即可，標定后系統(tǒng)即可測量任何速度的目標運動速度；步驟S8 :上述寬度標準和標定的參數(shù)即構(gòu)成汽車測速模型，再由監(jiān)控人員通過顯示交互模塊設(shè)定速度上限，一起存入跟蹤目標標準模型庫，即完成了車輛超速標準模型的建立。實際上由于行人和單車速度較慢，上述模型中可以省略寬度測量部分，這樣對于超速摩托也可測出了。車輛闖紅燈標準模型以有監(jiān)督的學習方式建立步驟SI :利用車輛超速標準模型中相同的方法測出車輛；步驟S2 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊對視頻圖像中車輛限位線做出標示；步驟S3 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊對視頻圖像中紅綠燈的位置做出標示，劃出其范圍；
步驟S4 目標分析模塊對劃出的紅綠燈范圍的局部圖像進行RGB/HSI顏色空間轉(zhuǎn)換，再按色調(diào)HUE對像素進行自動分類，對分類形成的3類顏色的像素進行形態(tài)學處理，形成連通域，此連通域可初步視作紅綠燈的準確發(fā)光位置，再通過一定數(shù)量的視頻樣本訓練，求出其平均位置或交集位置范圍，即為紅綠燈的準確發(fā)光位置；步驟S5 目標分析模塊按照紅綠燈的準確發(fā)光位置讀取其平均亮度I，通過一定數(shù)量的視頻樣本訓練，即可對其亮暗程度做出分類，從而判斷紅綠燈發(fā)光狀態(tài)；步驟S6 :目標分析模塊探知紅燈亮后，開始判斷運動車輛外接矩形的頂點位置是否越過車輛限位線，如越過并超出了指定坐標跨度(由監(jiān)控人員通過顯示交互模塊設(shè)定)，即為闖紅燈；步驟S7 :對于帶有方向指示的紅綠燈，在上述方法的基礎(chǔ)上使用模板匹配法即可 判斷方向；接力跟蹤監(jiān)控過程步驟SI :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊指定監(jiān)控的車輛異常行為為超速和闖紅燈；步驟S2 :監(jiān)控人員通過顯示交互模塊在GIS電子地圖上指定監(jiān)控范圍；步驟S3 目標分析模塊利用跟蹤目標標準模型庫中的對應模型實時分析各監(jiān)控攝像機的視頻序列，捕獲到異常行為車輛，進行車牌號提取，并通知接力跟蹤模塊調(diào)度；步驟S4 :顯示交互模塊將目標所在的視頻及相應位置的GIS電子地圖融合顯示于監(jiān)控屏幕中央，同時提請監(jiān)控人員判定及指示；步驟S5 :監(jiān)控人員確定后，如認為有必要，則由接力跟蹤模塊調(diào)度通知相鄰接的攝像機進入捕獲狀態(tài)，并由接力跟蹤調(diào)度模塊調(diào)度車載或手持無線GPS監(jiān)控攝像機進行尾隨跟蹤、處置。實施例5:參見圖5，本發(fā)明是基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，可應用于道路上是否出現(xiàn)行為異常人員等涉及公共安全問題需要實時監(jiān)控的場所。本發(fā)明中對行為異常人員是否出現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域的接力跟蹤監(jiān)控包括如下步驟步驟SI :樣本視頻數(shù)據(jù)采集。采用機器學習原理進行人體行為的建模和識別。本例中預先定義正常行為包括一人(/兩人/多人)慢走、一人(/兩人/多人)勻速走、一人(/兩人/多人)短時間站立。采集若干段視頻序列，并取其中一部分作為訓練集進行學習，一部分作為測試集進行模型校驗，構(gòu)建視頻數(shù)據(jù)訓練樣本。步驟S2 :行為建模利用標準行為樣本對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進行訓練，通過圖像分析與行為特征提取，獲得標準行為模型。步驟S3 :建立模型庫將獲得的標準行為模型分類保存到模型數(shù)據(jù)庫即訓練模型庫中；步驟S4 :在GIS子系統(tǒng)指定預監(jiān)控的地理范圍；步驟S5 :實時數(shù)據(jù)采集通過攝像頭實時采集行為視頻序列，并采用和步驟S2相同的方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進行特征提?。徊襟ES6 :結(jié)果分析利用基于加權(quán)Hu不變矩的相似性比較算法，對當前幀圖像即提取到的跟蹤目標與標準行為數(shù)據(jù)庫中預先定義的正常行為比較，根據(jù)最大似然準則，計算出待識別行為和預先定義行為的相似度，與設(shè)定閾值進行比較，大于相似度閾值的為正常行為，小于相似度閾值的為異常行為，判別出異常；步驟S7 :對異常行為接力跟蹤并報警，與前面實施例相似，不贅述。實施例6:參見圖5，本發(fā)明是基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，可應用于監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)行為異常人員或行為異常車輛報警時的人工判定和標定，避免虛假報警。本發(fā)明中對行為異常人員或行為異常車輛報警時的人工判定和標定包括如下步驟步驟SI :當系統(tǒng)由實施例4出現(xiàn)的行為異常人員報警時，可由監(jiān)控人員進行人工判定，監(jiān)控人員如需對其中某具體目標進行接力跟蹤監(jiān)控，可通過顯示交互模塊提供的指定工具進行指定，只需在該目標上點擊鼠標或觸摸屏手指點擊即可；步驟S2 :實時跟蹤目標分析模塊自動對人工指定的目標進行特征提取，包括輪廓、顏色分布構(gòu)成、紋理構(gòu)成、高寬比，步態(tài)，臉部特征等，由接力跟蹤調(diào)度模塊將這些特征 傳遞給相關(guān)目標分析模塊，鎖定目標可能前往的地理相鄰的監(jiān)控攝像機視頻，并通知現(xiàn)場監(jiān)控人員進行接力跟蹤和處置；步驟S3 :將新出現(xiàn)的異常行為模型分類保存到模型數(shù)據(jù)庫中，為系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)庫提供異常行為判定模型，提高系統(tǒng)異常行為的判定能力和學習能力。實施例7 參見圖5，本發(fā)明是基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，可應用于公路車輛交通事故報警。本發(fā)明中對公路車輛交通事故報警包括如下步驟車輛交通事故標準模型的建立步驟SI :按照實施例3中的方法找出運動汽車并找出路面上運動目標的外接矩形；步驟S2 :當兩輛汽車的外接矩形從不連接變?yōu)檫B接，并且兩車異常停止(前無阻礙，也無紅燈)充分長的時間，即可判斷為側(cè)面相撞；步驟S3 :路面上的小寬度目標的外接矩形與車輛的外接矩形融合后又脫離，高度和高寬比明顯變小，并且停止，即可判斷為人員受傷；步驟S4 :汽車的外接矩形頂點運行方向異常變化并停車；步驟S5 :汽車過后路面出現(xiàn)較大異常遺留物；上述幾種情況是模型的初步設(shè)計，經(jīng)過大量視頻樣本訓練后，相關(guān)參數(shù)會趨于合理，最終構(gòu)成車輛交通事故標準模型。接力跟蹤監(jiān)控過程基本與前面的實施例類似，只是對于人員受傷而車輛不停的情況，需由目標分析模塊立即提取特征，由接力跟蹤調(diào)度模塊啟動接力跟蹤，同時報警。本發(fā)明解決了多監(jiān)控攝像機自動組網(wǎng)并實現(xiàn)接力跟蹤等技術(shù)難題，實現(xiàn)了對異常行為的檢測、報警、報警信息的人工判定和智能監(jiān)控接力跟蹤等功能。此項技術(shù)成果可以應用于各行各業(yè)的視頻接力監(jiān)控系統(tǒng)中，例如金融證券保險商場超市等營業(yè)場所、政府機關(guān)場所、監(jiān)獄、社區(qū)安防和城市道路等環(huán)境的異常行為人、異常行為車輛的監(jiān)控、預警和接力跟蹤。應當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括若干監(jiān)控攝像單元，各監(jiān)控攝像單元包括監(jiān)控攝像機，內(nèi)嵌或配有GPS接收定位模塊和有線/無線通信模塊，通過監(jiān)控攝像單元采集監(jiān)控區(qū)域中的視頻序列，并由有線/無線通信模塊經(jīng)有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心包括有線/無線通信模塊、目標分析模塊、接力跟蹤調(diào)度模塊、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊、數(shù)據(jù)庫服務器、顯示交互模塊、GIS地理信息系統(tǒng)；監(jiān)控中心通過所述有線/無線通信模塊接收各監(jiān)控攝像單元傳輸來的視頻序列，由接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊提取所接收的視頻序列中的各監(jiān)控攝像機的GPS授時定位數(shù)據(jù)，根據(jù)GPS授時定位數(shù)據(jù)和GIS電子地圖信息計算各監(jiān)控攝像機在GIS系統(tǒng)中的地理位置和鄰接關(guān)系；根據(jù)最短距離算法和各監(jiān)控攝像機的鄰接關(guān)系，自動構(gòu)建以監(jiān)控攝像機為結(jié)點的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖以鏈式存儲結(jié)構(gòu)存儲在數(shù)據(jù)庫服務器中的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫；所述的目標分析模塊，用于檢測監(jiān)控攝像機所傳送的視頻序列中的運動物體，提取其特征，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫，并與數(shù)據(jù)庫服務器中的跟蹤目標標準模型庫中的特征模型進行比對，特征符合的，初步判斷為可疑目標并報警，提交監(jiān)控人員進行人工判定后，確定為報警目標，在視頻圖像上對目標進行持續(xù)標記，將目標的特征、位置和可能的行進方向信息反饋到接力跟蹤調(diào)度模塊；對于快速運動的目標，在提交監(jiān)控人員進行人 工判定的同時，將目標的特征、位置和可能的行進方向信息反饋到接力跟蹤調(diào)度模塊，啟動接力跟蹤；接力跟蹤調(diào)度模塊接到報警信息后，根據(jù)監(jiān)控攝像機的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，通知目標分析模塊按照報警目標特征鎖定相鄰接的監(jiān)控攝像機，對目標進行緊湊跟蹤、I■■己 O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述接力跟蹤調(diào)度模塊接到報警信息后，還將得到的報警目標信息傳輸至所述的車載監(jiān)控平臺，以導航并指揮尾隨追蹤人員輔助調(diào)整車載或手持監(jiān)控攝像機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述的GIS電子地圖信息由GIS地圖生成模塊即GIS地圖繪制器生成，包括以下步驟 (1)GIS地圖生成模塊獲得預設(shè)的路段編號表，所述的路段編號表包括路段名字段和與之對應的路段編號字段及路段之間的地理鄰接關(guān)系，以及該路段的對應的外接矩形的對角線兩頂點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)； (2)繪制跟蹤路段圖層，包括繪制各路段對象，并對每個路段對象分配路段編號字段與狀態(tài)信息字段，其狀態(tài)信息字段包含其外接矩形某條對角線的兩頂點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)及圖層之間的地理鄰接關(guān)系，根據(jù)所述的路段編號表將各路段對象的路段編號寫入路段編號字段； (3)繪制跟蹤軌跡圖層，包括繪制位于所述監(jiān)控區(qū)域上的所跟蹤對象運動軌跡，繪制各軌跡段的行駛方向箭頭； (4)繪制當前位置圖層，包括繪制表示跟蹤對象當前所在位置的當前位置標示點； (5)繪制跟蹤路段名圖層，包括根據(jù)所述的跟蹤路段編號表繪制各跟蹤路段對象的文子名稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述目標分析模塊，具體執(zhí)行以下步驟 (I)對各攝像機對所監(jiān)控的區(qū)域進行動態(tài)背景建模；(2)用背景差分法，實現(xiàn)監(jiān)控視頻中運動目標的實時檢測； (3)提取運動目標特征，并與跟蹤目標標準模型庫中所載特征進行比較，利用基于加權(quán)Hu不變矩的相似性比較算法，根據(jù)最大似然準則，計算出待識別目標特征與跟蹤目標標準模型庫中所載特征的相似度，按照設(shè)定的閾值，大于相似度閾值的為正常行為，小于相似度閾值的為異常行為，判別出可疑，提交監(jiān)控人員人工判定； (4)經(jīng)人工判定后，對確認為報警目標的緊湊跟蹤、標記，將報警目標的特征與可能行進的方向信息反饋到接力跟蹤模塊報警。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)庫服務器采用ORACLE空間數(shù)據(jù)庫管理，將監(jiān)控攝像機獲取的視頻及其GPS授時定位數(shù)據(jù)、跟蹤目標標準模型、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖存儲在指定的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，將參加接力跟蹤的監(jiān)控攝像機的GPS坐標按時間順序存入數(shù)據(jù)庫，形成跟蹤軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述目標分析模塊根據(jù)監(jiān)控要求和目標特征，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫包括以下步驟 (1)監(jiān)控視頻獲取主控服務器接收來自各視頻監(jiān)控攝像機的視頻圖像序列； (2)運動目標檢測利用背景差分法提取出采集視頻序列圖像中的運動目標； (3)運動目標特征提取，包括長度，寬度，長和寬之比，離散度，占空比，顏色直方圖，目標數(shù)量，間隔距離，運動速度，滯留時間，輪廓等； (4)行為建模利用上述采集的大量樣本對不同行為進行相關(guān)的學習建模，建立對應的標準行為模型； (5)建立模型庫將獲得的標準行為模型分類保存，構(gòu)建跟蹤目標標準模型庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述的接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖根據(jù)各監(jiān)控攝像機的GPS授時定位數(shù)據(jù)，以繪制地圖的方式采用一定的比例尺，在圖中的相應坐標點繪制代表各攝像機的結(jié)點，根據(jù)各攝像機在電子地圖中接力鄰接關(guān)系，畫出各攝像機之間的連接線，并存入監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫，隨變化實時修改。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接力跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示交互模塊對來自各監(jiān)控攝像機的視頻進行縮放處理，將處理結(jié)果嵌入到GIS電子地圖的相應矢量圖形中，形成融合了監(jiān)控視頻序列和電子地圖信息的視頻圖像，并驅(qū)動監(jiān)控屏幕顯示； 所述顯示交互模塊用于監(jiān)控人員與系統(tǒng)之間的信息交互，包括監(jiān)控人員向系統(tǒng)發(fā)出指令，對可疑目標作出確認，查詢信息或分析結(jié)果，對任意指定區(qū)域的監(jiān)控攝像機進行查詢，或?qū)⒛繕随i定在某窗口，將跟蹤目標的視頻跟蹤軌跡套疊顯示于GIS電子地圖上等。顯示信息的形式為視頻、音頻和文字； 所述顯示交互模塊支持監(jiān)控人員事先給出目標特征，比如嫌疑人的照片、步態(tài)、汽車牌號等，或者臨時在視頻中指定具體目標進行接力跟蹤，這些目標可以是可疑目標，也可以是非可疑目標，在視頻中指定具體目標時，系統(tǒng)提供指定工具，只需在指定目標上點擊鼠標或觸摸屏手指點擊即可； 所述顯示交互模塊系統(tǒng)自動對人工指定的目標進行輪廓標定，通過圖像分析與行為特征提取，獲得特征模型，并由接力跟蹤調(diào)度模塊通知目標可能前往的監(jiān)控攝像機和現(xiàn)場監(jiān)控人員進行接力跟蹤和處置； 所述顯示交互模塊將人工指定的異常行為模型分類保存到跟蹤目標標準模型庫中，為系統(tǒng)提供異常行為判定模型，提高系統(tǒng)異 常行為的判定能力和學習能力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPS和GIS的智能視覺傳感網(wǎng)絡(luò)運動目標接力跟蹤系統(tǒng)，包括若干監(jiān)控攝像單元，各監(jiān)控攝像單元包括監(jiān)控攝像機，內(nèi)嵌或配有GPS接收定位模塊和有線/無線通信模塊，通過監(jiān)控攝像單元采集監(jiān)控區(qū)域中的視頻序列，并由有線/無線通信模塊經(jīng)有線/無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心包括有線/無線通信模塊、目標分析模塊、接力跟蹤調(diào)度模塊、接力跟蹤網(wǎng)絡(luò)生成模塊、數(shù)據(jù)庫服務器、顯示交互模塊、GIS地理信息系統(tǒng)。可實現(xiàn)對移動嫌疑對象的自主發(fā)現(xiàn)、實時定位、接力跟蹤并將目標的監(jiān)控視頻融合顯示于電子地圖之上以及應急聯(lián)動、視頻監(jiān)控、指揮調(diào)度等多項功能。
文檔編號H04N7/18GK102724482SQ20121020100
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者侯曉慧, 劉志鏡, 周鴻 , 唐國良, 姚勇, 屈鑒銘, 張小駿, 熊靜, 王靜, 王韋樺, 賀文驊 申請人:西安電子科技大學