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1、武汉理工大学 硕士学位论文 基于DSP的自动视频跟踪算法研究 姓名：魏军 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：王昱 20100401 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着科技的发展，视频监控已经进入了数字视频监控的时代。数字视频监 控时代的一个重要特点就是监控系统越来越自动化，目标跟踪成为其中一个不 可缺少的功能。因此监控系统对于硬件、软件的要求也越来越高。同时，D S P 技术也日益发展，芯片集成度、运算速度、数据吞吐率等性能的提高，使得D S P 广泛地应用在视频监控以及相关领域。本文所讨论的自动视频跟踪系统就是基 于T I 公司推出的高性能数字信号处理器T M S 3 2
2、 0 D M 6 4 2 。本文主要研究自动视 频跟踪系统的算法以及实现。 本文首先简单地介绍了该系统的硬件平台以及系统的架构设计，系统主要 由T M S 3 2 0 D M 6 4 2D S P 、云台、显示屏、P C 机组成。 接着本文介绍了视频中运动目标的检测算法。检测算法主要分为4 个步骤： 视频获取、图像压缩、运动目标检测、对象分割。在比较了帧间差分法、光流 法、背景差分法的优劣后，采用背景差分法作为运动目标检测算法。根据实际 情况将背景差分法分为背景提取和差分计算两步骤，并设计算法流程。对象分 割部分提出了O T S U + 八连通为主的分割算法。研究了自适应阈值分割方法 O T
3、S U 法以及八连通法的原理，详细介绍了分割方法的算法流程和实现过程。 本文还介绍了视频跟踪的具体应用，现有的跟踪系统存在着诸多问题，对 重要区域的监控漏检现象比较严重。根据目前监控中的不足，考虑到现实监控 系统的需求，本文提出了禁区、遗留物和取走物区域两个概念。重点阐述了这 两个区域的监控算法，并介绍了两矩形相交判定方法。最后介绍了运动目标定 位算法以及云台控制命令P E L C O D 协议。 本文最后定义了P C 机与D S P 的通信协议，详细阐述了P C 机与D S P 的通 信过程，包括发送、接受数据的算法流程。并对整个系统进行了整体测试。经 过实验证明，本文所提出的算法在实际应用
4、中效果良好，能够成功的监控禁区、 遗留物和取走物区域，并做出快速的反应。对禁区内出现的物体马上跟踪放大， 对遗留物和取走物区域出现的物体报警。 关键字：T M S 3 2 0 D M 6 4 2 ；背景差分：O T S U ；八连通：P E L C O D 武汉理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t W i t ht h ei m p r o v e m e n to ft e c h n o l o g y , v i d e os u r v e i N a n c eh a se n t e r e dt h ee l “ ao f d i g i t a lv i d e
5、 os u r v e i l l a n c e A ni m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co fd i g i t a lv i d e o s u r v e i l l a n c ei s t h es u r v e i l l a n c es y s t e mi sm o r ea n dm o r ca u t o m a t i c a l l y , t a r g e tt r a c k i n gh a sb e c o m e a l li n d i s p e n s a b l ef u n c t i
6、o no fs u r v e i l l a n c es y s t e m S ot h eh a r d w a r ea n ds o R w a r e r e q u i r e m e n t so fs u r v e i l l a n c es y s t e ma r ea l s oi n c r e a s i n g , M e a n w h i l e ，D S Pt e c h n o l o g y i sa l s og r o w i n g , t h ei m p r o v e m e n to fc h i pi n t e g r a t i
7、 o n , 胛o e e s s i n gs p e e d ，d a t a t h r o u g h p u ta n do t h e rp e r f o r m a n c e sm a k e t h eD S Pb eu s e di nv i d e os u r v e i l l a n c ea n d r e l a t e df i e l d sw i d e l y T h ea u t o m a t i cv i d e ot r a c k i n gs y s t e mw ed i s c u s s e di nt h i sp a p e r
8、i sb a s e do nt h eT M S 3 2 0 D M 6 4 2D S Pw h i c hi sp r o d u c e db yt h eT II n c I nt h i sp a p e r , w ed or e s e a r c hi nt h ea l g o r i t h m so ft h ea u t o m a t i cv i d e ot r a c k i n gs y s t e ma n d i m p l e m e n tt h e m F i r s tt h i sp a p e ri n t r o d u c e st h e
9、h a r d w a r ep l a t f o r ma n ds y s t e ma r c h i t e c t u r ed e s i g n b r i e f l y , t h i ss y s t e mm a i n l y c o n s i s t so fT M S 3 2 0 D M 6 4 2D S P , P T Z ，s c r e e n ，P C m a c h i n e T h i sP a p e ri n t r o d u c e sv i d e om o v i n gt a r g e td e t e c t i o na l g
10、 o r i t h mt h e n D e t e c t i o n a l g o r i t h mi sd i v i d e di n t of o u rs t e p s ：v i d e oa c q u i s i t i o n , i m a g ec o m p r e s s i o n ，m o V i n g t a r g e td e t e c t i o n ,o b j e c ts e g m e n t a t i o n A f t e rc o m p a r i n gt h e a d v a n t a g e s a n d d i
11、s a d v a n t a g e so ff r a m es u b t r a c t i o na l g o r i t h m ，o p t i c a lf l o wa l g o r i t h ma n db a c k g r o u n d s u b t r a c t i o na l g o r i t h m ，w eu s et h eb a c k g r o u n ds u b t r a c t i o na l g o r i t h ma st h em o v i n g t a r g e t d e t e c t i o na l g
12、o r i t h m A c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i t u a t i o n , w ed i v i d et h e b a c k g r o u n ds u b t r a c t i o na l g o r i t h mi n t ot o ws t e p s ：b a c k g r o u n de x t r a c t i o n ，s u b t r a c t i o n c a l c u l a t i o n T h e nt h i sp a p e rd e s i g n st h ea l g o
13、 r i t h mf l o w O T S U + 8 - a d j a c e n t c o n n e c t i o na l g o r i t h mi sp m p o s e di nt h eo b j e c ts e g m e n t a t i o np a r t T h i sp a p e rd o s e r e s e a r c hi nt h et h e o r yo ft h eO T S Ua l g o r i t h mw h i c hi sa 1 1a d a p t i v et h r e s h o l d a l g o r
14、i t h ma n d8 - a d j a c e n tc o n n e c t i o na l g o r i t h m T h e nt h i sp a p e ri n t r o d u c e sd e t a i l so f t h es e g m e n t a t i o na l g o r i t h mf l o wa n di m p l e m e n t a t i o np r o c e s s T h i sp a p e ra l s od e s c r i b e st h ep a r t i c u l a ra p p l i c
15、 a t i o no fv i d e ot r a c k i n g T h e l I 武汉理工大学硕士学位论文 e x i s t i n gt r a c k i n gs y s t e mh a sm a n yp r o b k 埴n s , - t h ei m p o r t a n tr e g i o n a ls u r v e i l l a n c e o f I 髓b cm i s s e d iA c _ c o r d i n gt os h o r t a g eo f c u r r e n ts u r v e i l l a n c e , c o
16、 m i d e r i n gt h en e e d s o fs u r v e i l l a n c es y s t e m , t h i sp a p e rp r o p o s e st h ec o n c e p to fr e s t r i c t e da r e a , l e f tt h i n g a n dt a k i n ga w a y l i n ga r e a T h ep a p e rf o c u s e sO ns u r v e i l l a n c ea l g o r i t h m so ft h e s e t w or e g i o n s ，a n dd e s c r i b e st h em e t h o dt oj u d g ei ft w or e c t a n g l e sa r ei n t e r s e c to rn o t F i n a l l Mt h em o v i n gt a r g e tl o c a t i o
