【摘要】：在公安機(jī)關(guān)部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前期,雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了警務(wù)信息化,提高了工作效率,但隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、公安信息化應(yīng)用的持續(xù)深入和公安機(jī)關(guān)業(yè)務(wù)需求的日益增長,現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足。面對(duì)數(shù)量巨大的視頻監(jiān)控圖像數(shù)據(jù),如何讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)“理解”視頻,實(shí)現(xiàn)對(duì)海量視頻圖像資源快速而有效的管理成為公安研究領(lǐng)域一個(gè)亟需解決的重要問題。視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)是對(duì)視頻的語義信息進(jìn)行提取及描述,采用鏡頭分割、特征提取、對(duì)象識(shí)別、視頻標(biāo)準(zhǔn)化描述等處理手段,通過對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行語義化分析,將視頻圖像信息組織成可對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確描述,同時(shí)便于檢索和壓縮的文本語義信息,并轉(zhuǎn)化為公安實(shí)戰(zhàn)所用的情報(bào)。本文針對(duì)公安部門警務(wù)工作對(duì)監(jiān)控視頻情報(bào)化應(yīng)用的需求,提出并深入研究了面向公安業(yè)務(wù)的視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù),涉及圖像處理和模式識(shí)別、語義提取、嵌入式等領(lǐng)域;最后研究了視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)處理設(shè)備的軟硬件實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)視覺、智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域,視頻圖像的背景建模技術(shù)對(duì)視頻場景分類、行為理解等后續(xù)處理產(chǎn)生重要影響。本文對(duì)道路交通復(fù)雜場景的背景建模與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取進(jìn)行了較為深入的研究,針對(duì)普通混合高斯背景模型計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性較差等問題,提出一種快速的混合高斯背景建模算法,該算法根據(jù)各像素點(diǎn)顏色值出現(xiàn)的混亂程度不同采取不同的高斯函數(shù)參數(shù)更新機(jī)制。大量實(shí)驗(yàn)表明,該算法能在保證背景建模與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取效果的同時(shí),較大提高混合高斯模型的處理速度。視頻語義信息提取,是根據(jù)給定的一組特征類別對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注,能夠很好地支持基于內(nèi)容的視頻分類與檢索。本文將基于局部語義概念表示的視頻圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)作為主要研究對(duì)象,研究了基于語義主題(p LSA)模型的視頻關(guān)鍵語義信息提取方法。首先對(duì)圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行多尺度分解,采用SIFT局部特征提取算法和特征聚類提取圖像不同粒度的視覺信息;其次利用基于密度的最優(yōu)主題數(shù)選擇算法確定p LSA模型的主題數(shù);然后利用p LSA模型分析圖像塊之間的語義共生概率,并結(jié)合Markov隨機(jī)場(Markov Random Field,MRF)共同挖掘圖像塊間的信息;最后加權(quán)連接不同尺度上的圖像特征構(gòu)建圖像的多尺度直方圖表示,結(jié)合SVM算法實(shí)現(xiàn)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本節(jié)算法能夠有效利用圖像的視頻語義信息,提高圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別率和視頻關(guān)鍵語義信息提取的性能。根據(jù)從視頻中提取的語義信息,對(duì)視頻流進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述,可以增強(qiáng)對(duì)視頻內(nèi)容的訪問、檢索和操作功能。本文著重研究了視頻語義信息的層次化描述技術(shù),設(shè)計(jì)了一種視頻語義信息的結(jié)構(gòu)化描述方案,用對(duì)象層次來描述不同層次對(duì)象之間的關(guān)系,通過實(shí)體關(guān)系圖來描述同一層次對(duì)象之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻語義信息的多級(jí)概括。并利用以上模型設(shè)計(jì)了一種視頻數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng),用戶可以根據(jù)不同的層次特征,對(duì)視頻數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有效地瀏覽和檢索。最后本課題以FPGA+DSP為架構(gòu),研究了基于FPGA+DSP的視頻結(jié)構(gòu)化描述處理系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn),采用DSP作為主處理器,進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的核心算法處理,采用FPGA作為輔助處理器,負(fù)責(zé)圖像采集與部分圖像預(yù)處理工作,以及與DSP芯片的數(shù)據(jù)通信。利用上述研究成果,構(gòu)建了嵌入式視頻信息結(jié)構(gòu)化描述系統(tǒng),對(duì)采集的道路車輛信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析與傳送,建立了一個(gè)有關(guān)道路交通視頻描述的數(shù)據(jù)庫,交警部門可以根據(jù)需要對(duì)描述數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢和檢索,極大地提高了道路交通視頻使用的效率,該系統(tǒng)已經(jīng)取得了初步的成果,在南昌、太倉等地的公安部門得到試用。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41;TN948.6


本文編號(hào)：2774448