收稿日期:20180124;修回日期:20180314 基金项目:北京市自然科学基金资助项目(L172049);北京市青年拔尖人才资助项目
(2015000021223ZK31)
作者简介:赵潇(1993),女,河南南阳人,硕士研究生,主要研究方向为目标识别、目标提取(zhaoxiao@ict.ac.cn);刘畅(1986),男,博士,主
要研究方向为无线通信、视频传输;田霖(1980),女,副研究员,博士,主要研究方向为绿色无线通信系统、无线资源管理技术;韩雪(1981),女,研
究员,博士,主要研究方向为移动通信网络优化、网络流量管控;周继华(1979),研究员,博士,主要研究方向为无线通信、移动互联网;吴坚(1985),硕
士,主要研究方向为无线网络、应急通信.
基于 HVS的视频监控目标提取方法研究
赵 潇
1
,刘 畅
2,3,4
,田 霖
2,3
,韩 雪
2,3
,周继华
5
,吴 坚
5
(1.重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆 400065;2.移 动 计算 与 新型 终 端北 京 市重 点 实验 室,北京
100190;3.中国科学院计算 技 术研 究 所 无线 通 信技 术 研究 中 心,北京 100190;4.中 国科 学 院大 学,北京
100190;5.重庆金美通信有限责任公司,重庆 400030)
摘 要:目标识别是实现视频监控智能分析的基础,但在光照、阴影以及杂乱背景等场景中,往往会出现目标误
判以及不合理聚类等问题,针对上述问题,提出一种基于人类视觉系统(HVS)的视频监控目标提取方法。结合
HVS视觉关注原理,优化背景差法检测结果中存在的重复检测和错误分割问题,并根据 HVS的跟踪特点以及目
标运动的连续性,结合相邻帧检测结果以达到目标区域的完整准确提取。最后,基于实际采集视频进行仿真实
验,证明所提目标检测算法结果准确性更高,在复杂背景下也有良好的检测效果。
关键词:监控系统;目标提取;背景差法;人类视觉系统
中图分类号:TP391.41 文献标志码:A 文章编号:10013695(2019)07062221405
doi:10.19734/j.issn.10013695.2018.01.0118
HVSbasedobjectdetectionalgorithmforsurveillancevideo
ZhaoXiao
1
,LiuChang
2,3,4
,TianLin
2,3
,HanXue
2,3
,ZhouJihua
5
,WuJian
5
(1.SchoolofCommunications&InformationEngineering,ChongqingUniversityofPosts& Telecommunications,Chongqing400065,China;
2.BeijingKeyLaboratoryofMobileComputing& PervasiveDevice,Beijing100190,China;3.WirelessCommunicationTechnologyResearch
Center
,InstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;4.UniversityofChineseAcademyofSciences,
Beijing100190,China;5.ChongqingJinmeiCommunicationCo,Ltd,Chongqing400030,China)
Abstract:Objectdetectionisthebasisofintelligentanalysis,however,inthesceneofillumination,shadowandclutter
background,theproblemsofobjectmisjudgmentandunreasonableclusteringareoftenappeared.Aimingattheaboveprob
lems,thispaperproposedaHVSbasedobjectdetectionalgorithm,whichcouldoptimizetheerrorjudgmentandsegmentation.
AccordingtothetrackingcharacteristicofHVSandthecontinuityofobjectmovement
,thealgorithmcombinedthedetection
resultsofadjacentframestoextractobjectareacompletelyandaccurately.Finally,thesimulationexperimentbasedontheac
tualacquisitionvideosshowsthattheproposedalgorithmismoreaccurateandhasgoodeffectincomplexbackground.
Keywords:surveillancesystem;objectdetection;backgrounddifferencemethod;humanvisualsystem(HVS)
0 引言
信息技术发展日新月异
[1~3]
,智慧地球、智慧城市的实现
成为可能。随着智慧城市的快速发展,视频监控业务步入数据
的井喷时代。根据
IDC(InternationalDataCorporation,国际数
据公司)的研 究 报 告 表 明,2012年视 频 监 控 数 据 总 量 约 为
2.8ZB,且正在以 55%的速度逐年增长,预计到 2020年,数据
总量约为
40ZB,未来网络将难以承受。面对如此海量的数
据,继续依靠传统的人工分析已经不能满足需求,结合智能算
法分析的智能视频监控成为未来发展的必然趋势。
智能视频监控系统是指在系统中增加智能算法模块,对视
频中运动目标区域进行定位、识别和跟踪,并在此基础上分析
和判断目标的行为,识别监控系统中的异常情况,并以最快和
最佳的方式发出警报或触发其他动作,从而有效地进行事前预
警,事中处理,事后及时取证的全自动、全天候、实时监控的智
能系统。运动目标识别是实现智能分析的基础,决定了能否通
过智能算法进行进一步的跟踪与监控
[4,5]
。
目前最常见的运动目标检测方法有光流法、帧差法、背景
差法三种。光流法无须指定背景区域就可以实现对运动目标
的检测,但计算量较大且对噪声较为敏感;帧差法对时间上连
续的两帧或多帧图像进行差分运算,实现目标检测功能;背景
差法首先利用监控视频流中的图像帧进行背景建模,然后将当
前帧与背景帧进行差分运算,获取前景目标
[6]
。
视频监控具有背景相对稳定、感兴趣目标明确、帧间运动
具有连续性以及帧间冗余较大的特点,同时考虑上述三种方法
的原理、检测效果以及计算复杂度,认为背景差法最适合用于
监控场景中的目标识别。近年来,为提高目标检测精度而提出
的优化算法有很多,通过调研分析,主要分为两个方向,即优化
目标检测算法和优化背景建模算法。其中优化目标检测算法
主要有:文献[7~10]通过将背景差法分别与边缘检测、多帧
差法等算法结果相结合,解决背景差法检测结果不完整、目标
区域中存在空洞等问题;通过可变权重实现有效的变化检测,
提高相对有效目标区域的权重,减少伪目标提取
[11]
。优化背
景建模算法主要有:总结 HSV颜色特征,文献[12]从图像序列
中提取背景帧;文献[13]通过像素的概率密度对当前背景帧
第 36卷第 7期
2019年 7月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.36No.7
Jul.2019