專利名稱：監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)中相 機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不斷增大，網(wǎng)絡(luò)中部署的相機(jī)不斷增多，如城市交通監(jiān)控系 統(tǒng)，監(jiān)控點(diǎn)多到數(shù)上萬個(gè)，直至數(shù)數(shù)十萬個(gè)以上。監(jiān)控系統(tǒng)中的相機(jī)越來越多，無法安排足 夠的安防人員進(jìn)行對(duì)每個(gè)相機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查。很多相機(jī)由于長時(shí)間無人維護(hù)而無 法正常工作，如干擾、虛焦、遮擋等，從而導(dǎo)致監(jiān)控?zé)o法進(jìn)行。實(shí)時(shí)檢查相機(jī)的工作狀態(tài)，需 要相機(jī)本身的智能化，使得相機(jī)的檢測(cè)自動(dòng)化，對(duì)于現(xiàn)代的大型分布式監(jiān)控系統(tǒng)，如城市安 防，無論相機(jī)安裝在多遠(yuǎn)的距離，或者什么地方，都可以在中心機(jī)房進(jìn)行檢測(cè)，且這種檢測(cè) 可同時(shí)進(jìn)行，速度快，效率高。這種智能檢測(cè)的內(nèi)容包括相機(jī)鏡頭的丟焦，鏡頭的緩慢移動(dòng) 造成場(chǎng)景漸變，鏡頭上積累了大量的灰塵，安裝不穩(wěn)、大風(fēng)或震動(dòng)造成的圖像抖動(dòng)，接觸不 良造成的信號(hào)不穩(wěn)或信號(hào)干擾等。相機(jī)緩慢移動(dòng)是其中一項(xiàng)最重要也最常見的檢測(cè)。戶外相機(jī)固定在云臺(tái)上，由于 長期風(fēng)吹雨淋日曬，螺絲銹蝕造成相機(jī)固定不穩(wěn)，稍有風(fēng)吹或地面震動(dòng)導(dǎo)致畫面移動(dòng)，影響 了視頻錄像的效果，更影響后期的智能視頻分析。有的相機(jī)固定在一些比較高的架子上，受 到支架附著物震動(dòng)影響，比如安裝在橋梁或高架、鐵路邊的相機(jī)，很容易受到經(jīng)過的汽車、 火車帶來的地面震動(dòng)而出現(xiàn)抖動(dòng)。另外，有些罪犯為了能避開相機(jī)錄像，有意將相機(jī)緩慢 移動(dòng)到監(jiān)控畫面外，使得監(jiān)控畫面無法監(jiān)視犯罪事實(shí)。本發(fā)明就是針對(duì)相機(jī)的移動(dòng)，包括快 速、緩慢移動(dòng)。該項(xiàng)功能采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，計(jì)算監(jiān)控視頻圖像的移動(dòng)速度，算法不受 畫面中運(yùn)動(dòng)物體或光線變化的干擾，能對(duì)相機(jī)的移動(dòng)進(jìn)行快速檢測(cè)，及時(shí)做出報(bào)警?，F(xiàn)有的用來檢測(cè)畫面是否出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方法包括中國專利CN200580032022(檢測(cè) 照相機(jī)移動(dòng)的系統(tǒng)和包括檢測(cè)照相機(jī)移動(dòng)的系統(tǒng)的照相機(jī))，采用光學(xué)分光原理檢測(cè)民用 相機(jī)在拍攝中的晃動(dòng)；中國專利CN01124045(數(shù)字相機(jī)檢測(cè)移動(dòng)的方法)用于檢測(cè)場(chǎng)景中 是否有運(yùn)動(dòng)物體，從而觸發(fā)一些事件；中國專利CN200410101568(運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置以及 移動(dòng)圖像照相機(jī))是為了降低參考幀圖像傳輸而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)區(qū)域檢測(cè)。然而，檢測(cè)畫面是否出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典算法是采用相鄰圖像差分法，這種算法速 度快，但是容易受到光線變化的影響，因此人們提出了很多的改進(jìn)算法。其中，專利號(hào) 200710165357. 5，名稱為監(jiān)控系統(tǒng)中檢測(cè)并抑制相機(jī)移動(dòng)產(chǎn)生的影響的設(shè)備和方法，屬三 星電子株式會(huì)社北京三星通信技術(shù)研究有限公司。該發(fā)明專利針對(duì)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)中的誤報(bào)警問 題，當(dāng)由于相機(jī)的移動(dòng)被檢測(cè)成場(chǎng)景中的物體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生誤報(bào)警時(shí)，判斷這種報(bào)警的類型 是否為由于相機(jī)移動(dòng)造成的，從而達(dá)到抑制這種誤報(bào)警。雖然該發(fā)明使用的方法是跟蹤圖 像中像素值的變化范圍來判斷是否發(fā)生移動(dòng)，但其檢測(cè)方法的基礎(chǔ)仍然是基于兩幅圖像間 的相同位置像素強(qiáng)度值是否變化來判斷，只是該發(fā)明利用了高斯統(tǒng)計(jì)模型，為每一個(gè)像素 建立一個(gè)統(tǒng)計(jì)權(quán)限范圍，在一定范圍內(nèi)變化的仍然當(dāng)作背景，因此該發(fā)明雖然能部分抑制噪聲、光照等影響，但是對(duì)光線變化比較敏感，特別當(dāng)環(huán)境光變化過快時(shí)，比如雷電、太陽光 變化、車燈照射、路燈等都會(huì)影響其算法性能，造成誤判。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，可檢測(cè) 出監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)的緩慢移動(dòng)，并對(duì)環(huán)境光強(qiáng)變化不敏感。此外，本發(fā)明還提供一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，可檢測(cè)出監(jiān)控系統(tǒng)中相 機(jī)的緩慢移動(dòng)，可做到對(duì)環(huán)境光強(qiáng)度變化不敏感。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括畫面分割模塊，用以對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行分割；特征提取模塊，用以對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行特征提取，每個(gè)區(qū)域提取至少 一個(gè)特征點(diǎn)；特征點(diǎn)匹配模塊，用以為后續(xù)幀中每一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的候選特征點(diǎn)在參考幀中找到 相對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，得到整個(gè)畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)；運(yùn)動(dòng)矢量濾波模塊，用以根據(jù)檢測(cè)閾值和上下文關(guān)系，濾除運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)中的錯(cuò)誤 匹配的特征點(diǎn)；背景分割模塊，用以分離出背景畫面，并累計(jì)背景畫面每一個(gè)小區(qū)域的靜態(tài)累積 次數(shù)；移動(dòng)判斷模塊，用以對(duì)每個(gè)特征點(diǎn)按區(qū)域位置標(biāo)上記號(hào)，累積運(yùn)動(dòng)矢量為零的特 征點(diǎn)，當(dāng)圖像中的特征點(diǎn)累積次數(shù)大于設(shè)定閾值，認(rèn)為相機(jī)靜止，否則認(rèn)為相機(jī)移動(dòng)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述畫面分割模塊將參考幀和后續(xù)幀的畫面分割為 大小相等的小區(qū)域；所述特征提取模塊對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行特征提取，每個(gè)區(qū)域 提取一個(gè)最大特征點(diǎn)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述特征點(diǎn)匹配模塊將參考幀中的特征點(diǎn)與后續(xù)幀 中提取出來的特征點(diǎn)按匹配規(guī)則進(jìn)行對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配計(jì)算，計(jì)算出每個(gè)區(qū)域中相對(duì)應(yīng)的所有特 征點(diǎn)；采用點(diǎn)點(diǎn)匹配或點(diǎn)集匹配方法；點(diǎn)點(diǎn)匹配方法為首先將圖像中的子區(qū)域編號(hào)；后續(xù)幀中每個(gè)區(qū)域包括一代表特 征點(diǎn)、若干個(gè)候選特征點(diǎn)；將參考幀中的特征點(diǎn)與后續(xù)幀中來自相同區(qū)域位置的代表特征 點(diǎn)及候選特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；匹配度最大的點(diǎn)的匹配度如果大于可信閾值Tm，則該點(diǎn)為匹配 點(diǎn)；如果該區(qū)域沒有點(diǎn)匹配，再與周圍其他區(qū)域的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；與周圍點(diǎn)匹配時(shí)，先與 代表特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，如果沒有匹配點(diǎn)，再與候選特征點(diǎn)匹配，直至找到匹配特征點(diǎn) ’參考 幀中的特征點(diǎn)在后續(xù)幀中找到相對(duì)應(yīng)的匹配特征點(diǎn)后，計(jì)算特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，得到整個(gè) 畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)；沒有找到對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的，運(yùn)動(dòng)矢量置為負(fù)值；對(duì)于沒有找到匹配點(diǎn)的特征點(diǎn)、，并非立即從特征點(diǎn)集合T(t1; t2，...V..tn)中 剔除，而是做上標(biāo)記tx’ = Xra1A2, ···、，···&)，只有這些點(diǎn)經(jīng)過多次匹配后仍然沒有不 能找到匹配點(diǎn)，如果經(jīng)過一段時(shí)間后找到了匹配點(diǎn)，重新將該點(diǎn)的標(biāo)志置為有效特征點(diǎn)；無 效特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)為-1，不影響后續(xù)的移動(dòng)判斷；特征點(diǎn)之間的匹配方法采用特征矢量匹配，每個(gè)特征點(diǎn)根據(jù)周邊像素點(diǎn)建立該點(diǎn)
7的特征矢量；然后計(jì)算特征矢量之間的距離，距離最小的為匹配點(diǎn)；建立特征矢量的方法包括從第K幀fk中找到候選的特征點(diǎn)后，按照上述特征檢測(cè)方法為第K-I幀。中的 Zf-15建立特征矢量，每次獲得兩種特征拐點(diǎn)或直線，建立一個(gè)多維特征矢量；當(dāng)相應(yīng)的特 征值大于檢測(cè)閾值時(shí)，矢量單元值為1，否則為0 ；在fk中為每一個(gè)候選的特征點(diǎn)建立擴(kuò)展特征矢量fv(i，k，j)，所有的候選特征點(diǎn)
檢測(cè)完畢后，這些特征矢量構(gòu)成一個(gè)特征矢量族
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 畫面分割模塊，用以對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行分割；特征提取模塊，用以對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行特征提取，每個(gè)區(qū)域提取至少一個(gè) 特征點(diǎn)；特征點(diǎn)匹配模塊，用以為后續(xù)幀中每一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的候選特征點(diǎn)在參考幀中找到相對(duì) 應(yīng)的匹配點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，得到整個(gè)畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)；運(yùn)動(dòng)矢量濾波模塊，用以根據(jù)檢測(cè)閾值和上下文關(guān)系，濾除運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)中的錯(cuò)誤匹配 的特征點(diǎn)；背景分割模塊，用以分離出背景畫面，并累計(jì)背景畫面每一個(gè)小區(qū)域的靜態(tài)累積次數(shù)；移動(dòng)判斷模塊，用以對(duì)每個(gè)特征點(diǎn)按區(qū)域位置標(biāo)上記號(hào)，累積運(yùn)動(dòng)矢量為零的特征點(diǎn)， 當(dāng)圖像中的特征點(diǎn)累積次數(shù)大于設(shè)定閾值，認(rèn)為相機(jī)靜止，否則認(rèn)為相機(jī)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述畫面分割模塊將參考幀和后續(xù)幀的畫面分割為大小相等的小區(qū)域；所述特征提取模塊對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行特征提取，每個(gè)區(qū)域提取一個(gè)最大特 征點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述特征點(diǎn)匹配模塊將參考幀中的特征點(diǎn)與后續(xù)幀中提取出來的特征點(diǎn)按匹配規(guī)則 進(jìn)行對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配計(jì)算，計(jì)算出每個(gè)區(qū)域中相對(duì)應(yīng)的所有特征點(diǎn)；采用點(diǎn)點(diǎn)匹配或點(diǎn)集匹配 方法；點(diǎn)點(diǎn)匹配方法為首先將圖像中的子區(qū)域編號(hào)；后續(xù)幀中每個(gè)區(qū)域包括一代表特征 點(diǎn)、若干個(gè)候選特征點(diǎn)；將參考幀中的特征點(diǎn)與后續(xù)幀中來自相同區(qū)域位置的代表特征點(diǎn) 及候選特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；匹配度最大的點(diǎn)的匹配度如果大于可信閾值Tm，則該點(diǎn)為匹配 點(diǎn)；如果該區(qū)域沒有點(diǎn)匹配，再與周圍其他區(qū)域的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；與周圍點(diǎn)匹配時(shí)，先與 代表特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，如果沒有匹配點(diǎn)，再與候選特征點(diǎn)匹配，直至找到匹配特征點(diǎn) ’參考 幀中的特征點(diǎn)在后續(xù)幀中找到相對(duì)應(yīng)的匹配特征點(diǎn)后，計(jì)算特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，得到整個(gè) 畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)；沒有找到對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的，運(yùn)動(dòng)矢量置為負(fù)值；對(duì)于沒有找到匹配點(diǎn)的特征點(diǎn)tx，并非立即從特征點(diǎn)集合T(t1;t2，...V..tn)中剔除， 而是做上標(biāo)記tx’ =>τα1; t2，···、，···&)，只有這些點(diǎn)經(jīng)過多次匹配后仍然沒有不能找 到匹配點(diǎn)，如果經(jīng)過一段時(shí)間后找到了匹配點(diǎn)，重新將該點(diǎn)的標(biāo)志置為有效特征點(diǎn)；無效特 征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)為-1，不影響后續(xù)的移動(dòng)判斷；特征點(diǎn)之間的匹配方法采用特征矢量匹配，每個(gè)特征點(diǎn)根據(jù)周邊像素點(diǎn)建立該點(diǎn)的特 征矢量；然后計(jì)算特征矢量之間的距離，距離最小的為匹配點(diǎn)； 建立特征矢量的方法包括從第K幀fk中找到候選的特征點(diǎn)后，按照上述特征檢測(cè)方法為第K-I幀。中的巧0+ 建立特征矢量，每次獲得兩種特征拐點(diǎn)或直線，建立一個(gè)多維特征矢量；當(dāng)相應(yīng)的特征值 大于檢測(cè)閾值時(shí)，矢量單元值為1，否則為0 ；在fk中為每一個(gè)候選的特征點(diǎn)建立擴(kuò)展特征矢量fv(i，k，j)，所有的候選特征點(diǎn)檢測(cè) 完畢后，這些特征矢量構(gòu)成一個(gè)特征矢量族從候選特征點(diǎn)中找出對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的問題，于是便成了從這些候選的擴(kuò)展特征矢量FV 中，找出和fv(i，k-1)之間的絕對(duì)值距離最小的矢量；定義特征矢量間的歐氏距離DFV 當(dāng)DFV最小時(shí)，即矢量間的距離最小時(shí)，該位置即為匹配位置，于是得到該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢 量W ；計(jì)算出所有的特征點(diǎn)運(yùn)動(dòng)矢量后，以平均值作為兩幀圖像間的運(yùn)動(dòng)矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于建立特征矢量的方法包括從第K幀fk中找到候選的特征點(diǎn)后，按照上述特征檢測(cè)方法為第K-I幀fk_i中的/f… 建立特征矢量，每次獲得兩種特征拐點(diǎn)或直線，建立一個(gè)8維特征矢量(Cl，c2, c3, C45I1, I2,13,14,)；當(dāng)相應(yīng)的特征值大于檢測(cè)閾值時(shí)，矢量單元值為1，否則為0 ；取。中以為中心的9X9的鄰域圖像，分成9個(gè)大小為3X3的塊；在每一個(gè)塊里進(jìn)行拐點(diǎn)和直線檢測(cè)，共檢測(cè)出9個(gè)矢量，將這9個(gè)矢量合并成一個(gè)特 征矢量，于是為每一個(gè)候選特征點(diǎn)建立了一個(gè)9X8 = 72維的擴(kuò)展特征矢量fv(i，k-1)=[(Cl，l，Cl，2，Cl，3，Cl，4，丄1，1，丄1，2，丄1，3，丄1，4)；…·(C9，1，C9，2，C9，3，C9，4，丄9，1，丄9，2，丄9，3，丄9，4) ] 0在fk中為每一個(gè)候選的特征點(diǎn)建立擴(kuò)展特征矢量fv(i，k，j)，所有的候選特征點(diǎn)檢測(cè) 完畢后，這些特征矢量構(gòu)成一個(gè)特征矢量族FV 二 [Λ,，”·.·/^，」從候選特征點(diǎn)中找出對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的問題，于是便成了從這些候選的擴(kuò)展特征矢量FV 中，找出和fv(i，k-1)之間的絕對(duì)值距離最小的矢量；定義特征矢量間的歐氏距離DFV 722DFV = ￡ [fv(i, k, j, m) - Mi, k-\,m)}當(dāng)DFV最小時(shí)，即矢量間的距離最小時(shí)，該位置即為匹配位置，于是得到該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢 量V/ ；計(jì)算出所有的特征點(diǎn)運(yùn)動(dòng)矢量后，以平均值作為兩幀圖像間的運(yùn)動(dòng)矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)矢量濾波模塊利用匹配閾值濾除錯(cuò)誤匹配點(diǎn)，所有特征點(diǎn)運(yùn)動(dòng)矢量建立了畫 面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)，通過矢量場(chǎng)中相近特征矢量間的上下文關(guān)系，濾除錯(cuò)誤匹配矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)矢量濾波模塊計(jì)算所有特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，沒有找到對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的區(qū)域默認(rèn) 其運(yùn)動(dòng)矢量為負(fù)值，忽略不計(jì)；將所有特征點(diǎn)的特征矢量建立畫面結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)，然后 進(jìn)行濾波；采用中值濾波法，將每個(gè)特征矢量與周圍小區(qū)域的特征矢量排序，取中值，如果 中值與原有值相似，則原有值正確；如果兩者相差大于設(shè)定值，則取中值代替原有值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述背景分割模塊使用K-mean聚類分析法，將所有匹配到的特征點(diǎn)進(jìn)行分類，分類 后的特征點(diǎn)分布在幾個(gè)特征點(diǎn)集中，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)集的中心運(yùn)動(dòng)矢量確定為背景還是運(yùn)動(dòng)物 體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述移動(dòng)判斷模塊的判斷方法為濾波后的矢量場(chǎng)中，若某區(qū)域運(yùn)動(dòng)矢量為零，則判斷 該區(qū)域?yàn)殪o態(tài)背景區(qū)域，其連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)Ts進(jìn)行累計(jì)，一旦該區(qū)域運(yùn)動(dòng)矢量為非零，則 重新開始累計(jì)；當(dāng)Ts > Th時(shí)，則判斷相機(jī)靜止，否則，判斷相機(jī)正在移動(dòng)；Th為設(shè)定的最小閾值靜止 次數(shù)；相機(jī)移動(dòng)后，移動(dòng)累加變量Mv加1 ；如果某幀為靜止幀，無論Mv值為多少，立即對(duì)Mv清零；當(dāng)Mv大于閾值Mh時(shí)，進(jìn)行移動(dòng)報(bào)警。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括參考幀更新模塊，參考幀更新是根據(jù)兩種條件時(shí)間累加器是否 超過閾值Tt，當(dāng)前幀是否為移動(dòng)幀；如果是移動(dòng)狀態(tài)，超過報(bào)警時(shí)間，也要更新參幀。
10.一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述移動(dòng)檢測(cè)方法包括如下步驟畫面分割步驟，對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行分割；特征提取步驟，對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行特征提取，每個(gè)區(qū)域提取至少一個(gè)特征點(diǎn)特征點(diǎn)匹配步驟，為后續(xù)幀中每一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的候選特征點(diǎn)在參考幀中找到相對(duì)應(yīng)的 匹配點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，得到整個(gè)畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)；運(yùn)動(dòng)矢量濾波步驟，根據(jù)檢測(cè)閾值和上下文關(guān)系，濾除運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)中的錯(cuò)誤匹配的特 iiE ’背景分割步驟，分離出背景畫面，并累計(jì)背景畫面每一個(gè)小區(qū)域的靜態(tài)累積次數(shù)； 移動(dòng)判斷步驟，對(duì)每個(gè)特征點(diǎn)按區(qū)域位置標(biāo)上記號(hào)，相機(jī)移動(dòng)后，重新累積運(yùn)動(dòng)矢量為 零的特征點(diǎn)，當(dāng)圖像中的特征點(diǎn)累積次數(shù)大于設(shè)定閾值，才認(rèn)為相機(jī)靜止，否則仍然認(rèn)為相 機(jī)移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述特征點(diǎn)匹配步驟中，將參考幀中的特征點(diǎn)與后續(xù)幀中提取出來的特征點(diǎn)按匹配規(guī) 則進(jìn)行對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配計(jì)算，計(jì)算出每個(gè)區(qū)域中相對(duì)應(yīng)的所有特征點(diǎn)；采用點(diǎn)點(diǎn)匹配或點(diǎn)集匹 配方法；點(diǎn)點(diǎn)匹配方法為首先將圖像中的子區(qū)域編號(hào)；后續(xù)幀中每個(gè)區(qū)域包括一代表特征 點(diǎn)、若干個(gè)候選特征點(diǎn)；將參考幀中的特征點(diǎn)與后續(xù)幀中來自相同區(qū)域位置的代表特征點(diǎn) 及候選特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；匹配度最大的點(diǎn)的匹配度如果大于可信閾值Tm，則該點(diǎn)為匹配 點(diǎn)；如果該區(qū)域沒有點(diǎn)匹配，再與周圍其他區(qū)域的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；與周圍點(diǎn)匹配時(shí)，先與 代表特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，如果沒有匹配點(diǎn)，再與候選特征點(diǎn)匹配，直至找到匹配特征點(diǎn)；參考 幀中的特征點(diǎn)在后續(xù)幀中找到相對(duì)應(yīng)的匹配特征點(diǎn)后，計(jì)算特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，得到整個(gè) 畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)；沒有找到對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的，運(yùn)動(dòng)矢量置為負(fù)值；對(duì)于沒有找到匹配點(diǎn)的特征點(diǎn)tx，并非立即從特征點(diǎn)集合T(t1;t2，...V..tn)中剔除， 而是做上標(biāo)記tx’ =>τα1; t2，···、，···&)，只有這些點(diǎn)經(jīng)過多次匹配后仍然沒有不能找 到匹配點(diǎn)，如果經(jīng)過一段時(shí)間后找到了匹配點(diǎn)，重新將該點(diǎn)的標(biāo)志置為有效特征點(diǎn)；無效特 征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)為-1，不影響后續(xù)的移動(dòng)判斷；特征點(diǎn)之間的匹配方法采用特征矢量匹配，每個(gè)特征點(diǎn)根據(jù)周邊像素點(diǎn)建立該點(diǎn)的特 征矢量；然后計(jì)算特征矢量之間的距離，距離最小的為匹配點(diǎn)；建立特征矢量的方法包括從第K幀fk中找到候選的特征點(diǎn)后，按照上述特征檢測(cè)方法為第K-I幀fk_i中的 建立特征矢量，每次獲得兩種特征拐點(diǎn)或直線，建立一個(gè)多維特征矢量；當(dāng)相應(yīng)的特征值 大于檢測(cè)閾值時(shí)，矢量單元值為1，否則為0 ；在fk中為每一個(gè)候選的特征點(diǎn)建立擴(kuò)展特征矢量fv(i，k，j)，所有的候選特征點(diǎn)檢測(cè) 完畢后，這些特征矢量構(gòu)成一個(gè)特征矢量族從候選特征點(diǎn)中找出對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的問題，于是便成了從這些候選的擴(kuò)展特征矢量FV 中，找出和fv(i，k-1)之間的絕對(duì)值距離最小的矢量；定義特征矢量間的歐氏距離DFV DFV = Yj [>(/, k,j,m)~ Jv{i, k-\,m)}./=1當(dāng)DFV最小時(shí)，即矢量間的距離最小時(shí)，該位置即為匹配位置，于是得到該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢 量ν/ ；計(jì)算出所有的特征點(diǎn)運(yùn)動(dòng)矢量后，以平均值作為兩幀圖像間的運(yùn)動(dòng)矢量。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)矢量濾波步驟中，利用匹配閾值濾除錯(cuò)誤匹配點(diǎn)，所有特征點(diǎn)運(yùn)動(dòng)矢量建立 了畫面的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)，通過矢量場(chǎng)中相近特征矢量間的上下文關(guān)系，濾除錯(cuò)誤匹配矢量。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)矢量濾波步驟中，計(jì)算所有特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量，沒有找到對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的區(qū)域 默認(rèn)其運(yùn)動(dòng)矢量為負(fù)值，忽略不計(jì)；將所有特征點(diǎn)的特征矢量建立畫面結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)， 然后進(jìn)行濾波；采用中值濾波法，將每個(gè)特征矢量與周圍小區(qū)域的特征矢量排序，取中值， 如果中值與原有值相似，則原有值正確；如果兩者相差大于設(shè)定值，則取中值代替原有值。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述背景分割步驟中，使用K-mean聚類分析法，將所有匹配到的特征點(diǎn)進(jìn)行分類，分 類后的特征點(diǎn)分布在幾個(gè)特征點(diǎn)集中，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)集的中心運(yùn)動(dòng)矢量確定為背景還是運(yùn)動(dòng) 物體。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述移動(dòng)判斷步驟的判斷方法為濾波后的矢量場(chǎng)中，若某區(qū)域運(yùn)動(dòng)矢量為零，則判斷 該區(qū)域?yàn)殪o態(tài)背景區(qū)域，其連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)Ts進(jìn)行累計(jì)，一旦該區(qū)域運(yùn)動(dòng)矢量為非零，則 重新開始累計(jì)；當(dāng)Ts > Th時(shí)，則判斷相機(jī)靜止，否則，判斷相機(jī)正在移動(dòng)；Th為設(shè)定的最小閾值靜止 次數(shù)；相機(jī)移動(dòng)后，移動(dòng)累加變量Mv加1 ；如果某幀為靜止幀，無論Mv值為多少，立即對(duì)Mv清零；當(dāng)Mv大于閾值Mh時(shí)，進(jìn)行移動(dòng)報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括畫面分割模塊、特征提取模塊、特征點(diǎn)匹配模塊、運(yùn)動(dòng)矢量濾波模塊、背景分割模塊、移動(dòng)判斷模塊。畫面分割模塊對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行分割；特征提取模塊對(duì)參考幀和后續(xù)幀的畫面進(jìn)行特征提??；特征點(diǎn)匹配模塊為后續(xù)幀中每一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的候選特征點(diǎn)在參考幀中找到相對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)；運(yùn)動(dòng)矢量濾波模塊濾除運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)中的錯(cuò)誤匹配的特征點(diǎn)；背景分割模塊分離出背景畫面，并累計(jì)背景畫面每一個(gè)小區(qū)域的靜態(tài)累積次數(shù)；移動(dòng)判斷模塊對(duì)每個(gè)特征點(diǎn)按區(qū)域位置標(biāo)上記號(hào)，累積運(yùn)動(dòng)矢量為零的特征點(diǎn)，判斷相機(jī)是否移動(dòng)。本發(fā)明可檢測(cè)出監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)的緩慢移動(dòng)。
文檔編號(hào)H04N5/232GK102118561SQ201010186520
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者周渝斌 申請(qǐng)人:周渝斌