單球機跟蹤技術(shù)
多目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)的實現(xiàn)，是以單球機智能跟蹤技術(shù)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)的，因此市場上可見到的具有多目標(biāo)識別與跟蹤產(chǎn)品的廠商，往往都會有對應(yīng)的智能跟蹤球機產(chǎn)品系列。單球機智能跟蹤的技術(shù)關(guān)鍵點，主要是智能算法、球機控制技術(shù)這兩部分。
智能算法的關(guān)鍵是對包含運動目標(biāo)的圖像序列進行分析處理，其核心技術(shù)就是對場景中活動目標(biāo)的檢測、跟蹤、識別，以及進一步的行為分析及事件檢測。目標(biāo)跟蹤的目的就是通過對視頻數(shù)據(jù)的處理與分析，將圖像序列中不同幀內(nèi)同一運動目標(biāo)關(guān)聯(lián)起來，從而計算出目標(biāo)的運動參數(shù)，如位置、速度、加速度以及運動軌跡等。
基于多目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)的視頻監(jiān)控應(yīng)用 文/江浩現(xiàn)有的運動目標(biāo)檢測方法可以歸納為四種：背景減除法、時間差分法、光流法和運動能量法。這些算法在現(xiàn)有的各類智能視頻分析產(chǎn)品中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，表現(xiàn)形態(tài)為絆線入侵、區(qū)域入侵、電子圍欄、徘徊檢測、物品遺留、物品搬移等多種行為檢測功能。
如要實現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤，需要應(yīng)用一些數(shù)學(xué)工具，在連續(xù)的圖像幀間創(chuàng)建基于位置、速度、形狀、紋理、色彩等有關(guān)特征的對應(yīng)匹配關(guān)系。目前，就跟蹤人身對象而言，有跟蹤如手、臉、頭、腿等身體部分，以及跟蹤整個人體;就跟蹤視角而言，有對應(yīng)單攝像機的單一視角、對應(yīng)多攝像機的多視角和全方位視角;另外也可以通過跟蹤空間(二維或三維)、跟蹤目標(biāo)類別(人、汽車等)、攝像機狀態(tài)(運動或固定)等方面進行分類。
球機控制技術(shù)，主要是指對云臺的運動角速度、鏡頭變倍的倍率與速度等機械運動部件的控制，需要與智能跟蹤算法相結(jié)合，以實現(xiàn)跟蹤平滑、倍率適當(dāng)、目標(biāo)比例合適等良好的視覺效果。
多目標(biāo)跟蹤技術(shù)
多目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)是以單球機智能跟蹤作為基礎(chǔ)，能夠同時實現(xiàn)對大范圍內(nèi)多個活動目標(biāo)的智能識別與跟蹤，并對其中單個目標(biāo)進行智能跟蹤的技術(shù)。
多目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)在應(yīng)用中，通常使用一臺固定攝像機，對廣域范圍內(nèi)目標(biāo)進行的智能行為分析，并將同時監(jiān)控的多個目標(biāo)按照既定的策略進行排序，并按照先后順序，指揮智能跟蹤球機逐個跟蹤監(jiān)控目標(biāo)。與單目標(biāo)跟蹤相比，多目標(biāo)跟蹤技術(shù)的關(guān)鍵點是數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題，即建立一個統(tǒng)一的坐標(biāo)系，使得固定攝像機可以將目標(biāo)的坐標(biāo)信息傳遞給跟蹤球機，實現(xiàn)聯(lián)動跟蹤。
多目標(biāo)跟蹤的過程可以劃分為以下幾部分：
數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)：在觀測數(shù)據(jù)和目標(biāo)之間建立起對應(yīng)關(guān)系；
常見的方法有最近鄰算法、聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波器、多假設(shè)跟蹤算法；
狀態(tài)估計：每個目標(biāo)根據(jù)其對應(yīng)的觀測進行狀態(tài)估計。
通常采用基于貝葉斯理論的方法，將多目標(biāo)跟蹤問題轉(zhuǎn)化成對多個單目標(biāo)的跟蹤過程，并建立相應(yīng)的狀態(tài)空間模型。為每個目標(biāo)分配一個單目標(biāo)跟蹤器，相互獨立地跟蹤每個目標(biāo)，通過設(shè)計一些特殊的方法來處理目標(biāo)之間的交互和遮擋問題。
坐標(biāo)傳遞：在主攝像機和球機間建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系
在多目標(biāo)監(jiān)控場景中，提取目標(biāo)的位置和運動軌跡信息，發(fā)送給從攝像機，從攝像機根據(jù)目標(biāo)的位置和運動軌跡信息跟蹤鎖定目標(biāo)。
另外，多目標(biāo)跟蹤技術(shù)在實際的應(yīng)用中，還需要重點優(yōu)化和改進以下方面：提升算法的效率，以實現(xiàn)同時能夠跟蹤盡量多的目標(biāo);需要改進算法的抗干擾性能，以減輕光線變化、影子、目標(biāo)間遮擋等常見的干擾因素;需要能夠?qū)γ總€目標(biāo)排定警戒優(yōu)先級，以使球機在跟蹤時能夠及時切換到威脅等級更高的目標(biāo)。
多目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)的產(chǎn)品形態(tài)
多目標(biāo)識別與跟蹤產(chǎn)品目前在市場上可見的產(chǎn)品并不多，主要分為兩種形態(tài)：槍球機一體式和獨立型產(chǎn)品(包括NVS、DVR、智能盒等)。
槍球機一體式產(chǎn)品，是指通過獨特的模具設(shè)計，在球機上方嵌入一個廣角攝像機，通過內(nèi)部的連線，實現(xiàn)一個可以完全獨立安裝和使用的一體化多目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)。由于槍機的位置固定在球機內(nèi)不可移動，因此在算法上更加容易實現(xiàn)，在場景匹配和目標(biāo)坐標(biāo)傳遞方面有良好的精度。
獨立型產(chǎn)品是目前市場上比較常見的產(chǎn)品形態(tài)。通常是在NVS、DVR中提供該項功能，或是設(shè)計一款專用的視頻處理分析器，通過現(xiàn)場接線連接槍機和球機，通過平臺軟件的配置，實現(xiàn)主從式多目標(biāo)跟蹤功能。獨立型產(chǎn)品的優(yōu)勢是應(yīng)用方式靈活，可以兼容不同廠商的各類攝像機，包括標(biāo)清、高清、模擬型、網(wǎng)絡(luò)型的槍機、球機，不僅適用于新建的監(jiān)控系統(tǒng)，也適用于現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造，在方案設(shè)計和系統(tǒng)建設(shè)中具有高度的靈活性，未來可能會得到更大的發(fā)展。
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