Video oqimidagi ob'ektlarni kuzatish. Traektoriyalarni qurish usullari

Video oqimidagi ob'ektlarni kuzatish. Traektoriyalarni qurish usullari

Himoyalangan ob'ektlarning xavfsizligi va nazoratini kuchaytirish istagi CCTV tizimlarida kameralar sonining ko'payishiga olib keladi. Biroq, ko'pincha, bitta tizim doirasida ishlaydigan kameralar mustaqil bo'lib qoladi: ularning har biri o'z ma'lumotlarini taqdim etadi - tahlil va statistika, boshqa kameralardan olingan ma'lumotlarga bog'liq emas va umumiy rasmni baholashga imkon bermaydi

Video tahlil-juda ko'p kamerali tizimlarda juda zarur vosita. Eng istiqbolli funktsiyalar orasida ob'ektlarning harakatini kuzatish-kuzatish. Bir kamerada traektoriyalarni qurish algoritmlarini va tizimning bir nechta kameralari haqida umumiy, izchil ma'lumotlarni olish imkonini beruvchi texnologiyalarni ko'rib chiqing.

Bitta kamera uchun kuzatuv

Ko'pincha kuzatuv modullarining ishlashi harakat detektori bilan uzviy bog'liqdir. Harakatning traektoriyalarini qurish uchun harakatlanuvchi ob'ektlar mavjud bo'lgan har bir ramka izchil tahlil qilinadi. Umuman olganda, bitta freymda bir nechta harakatlanuvchi narsalar bo'lishi mumkin, shuning uchun dastur nafaqat traektoriyalarni qurish, balki ob'ektlarni va ularning harakatlarini farqlash uchun ham zarur.

Ikki ramka bo'yicha trekking

Kuzatishning eng oddiy usuli ikki freymni ko'rib chiqadi va ular bo'yicha traektoriyalarni quradi. Birinchidan, joriy va oldingi ramkada harakatlar belgilanadi, so'ngra ob'ektlarning tezligini, harakat yo'nalishini, shuningdek ularning o'lchamlarini tahlil qilib, avvalgi ramkaning traektoriyasining bir nuqtasidan hozirgi boshqa nuqtaga o'tish ehtimoli hisoblab chiqiladi. Eng munosib harakatlar har bir ob'ektga beriladi va traektoriyaga qo'shiladi.

Bir nechta ramkalarni kuzatish

Ramkadagi ob'ektlar turli yo'llar bilan harakatlanishi mumkin: ularning traektoriyalari kesilishi mumkin, ular yo'qoladi va yana paydo bo'ladi (masalan, agar kamera avtomagistralni kuzatayotgan bo'lsa, u holda mashinadagi mashina boshqasini to'sib qo'yishi mumkin, keyin esa undan chiqib ketishi mumkin), bir nechta narsalar birlashtirilishi yoki harakat yo'nalishini keskin o'zgartirishi mumkin. Bunday hollarda aniq traektoriyani yaratish vazifasi murakkablashadi. Bunday murakkab harakatlarni tahlil qilish uchun ikki ramka bo'ylab traektoriyani yaratish usuli mos emas, u yuqori xato beradi. Kuzatishning aniqligini oshirish uchun ba'zi ishlab chiqaruvchilar ramka ketma-ketligini tahlil qilish va natijalarni uzluksiz qayta ishlash texnologiyasidan foydalanadilar.

Dastur grafiklarni yaratadi-ob'ektlarning bir holatdan ikkinchisiga o'tishini tahlil qiladi. Harakat qaysi ob'ektga mos kelishini tushunish uchun harakatning tezligi va yo'nalishlari, pozitsiyalari, rang xususiyatlari ham tahlil qilinadi. Natijada, traektoriyani tashkil etuvchi ob'ektning eng katta ehtimolligi paydo bo'ladi. Usullarning farqi shundaki, ramka ketma-ketligini qayta ishlashda ob'ektning joriy holati va uning o'tish tarixi hisobga olinadi, bu esa harakatning kesishuvidagi qiyin vaziyatlarda, ob'ektning yo'qolishi va paydo bo'lishida aniqlikni oshirishga imkon beradi.

Ko'rib chiqilgan algoritmlar ob'ektlar bir-biridan alohida harakatlanadigan sahnalar bilan yaxshi ishlaydi, ammo ular klasterlarda harakat qilish uchun qo'llanilmaydi

Korrelyatsiya usullari

Ommaviy harakatlarni tahlil qilish uchun korrelyatsiya usullari qo'llaniladi: operator harakatlanadigan ramka maydonini belgilashi kerak, keyin dastur keyingi ramkalarda bu maydonni qidirishni boshlaydi va keyin traektoriyani chiqaradi.

Harakat detektori javob bergan har qanday harakatlanuvchi ob'ekt yoki dasturiy tasnifni aniqlaydigan muayyan turdagi ob'ekt qidiruv maydoni sifatida ham harakat qilishi mumkin. Dastur tanlangan maydonning rang grafigini tashkil qiladi, maxsus nuqtalarni (xarakterli burchaklar, masofalar) belgilaydi, keyin ularni quyidagi ramkalarda topadi.

Korrelyatsion usulning asosiy kamchiliklari uning yuqori resurs intensivligi hisoblanadi, chunki qidiruv namunasining asosiy tahlili (ranglarni tanlash, histogramni qurish, maxsus nuqtalarni aniqlash) o'nlab, ba'zan esa yuzlab marta hisoblash kuchi talab qilinadi, bu esa harakat detektoriga asoslangan usulni talab qiladi. Bundan tashqari, korrelyatsiya usuli faqat qidirish uchun berilgan ob'ektlarning traektoriyalarini yaratadi. Ikki yoki bir nechta ramkalarni kuzatib borish usullari barcha harakatlanuvchi ob'ektlarning traektoriyalarini quradi va uning traektoriyasi orqali ob'ekt yoki ob'ekt bo'ylab traektoriyani qidirish vositasini taqdim etadi. Korrelyatsiya usuli yuqori harakat intensivligi sahnalari uchun qo'llanilmaydi

Interkomni kuzatish

Tizimning bir nechta kameralari bo'ylab kamera kuzatuvi yoki ob'ektning traektoriyasini qurish ikki usulda amalga oshirilishi mumkin.

Birinchi usul

Bog'langan joylarni kuzatish uchun sinxronlangan video kameralarni o'rnatishni o'z ichiga oladi. Ob'ekt oddiygina bir kameraning nuqtai nazaridan boshqasiga o'tadi, dastur bu o'tishni aniqlaydi va ob'ektni "ushlab turadi" va traektoriyani chiqaradi. Ushbu usulni to'g'ri ishlashi uchun tizim kameralarini kalibrlashni amalga oshirish, shu kabi xususiyatlarga ega uskunalarni tanlash juda muhimdir, chunki ob'ekt bir kuzatuv sahnasidan ikkinchisiga o'tishda bir xil bo'lishi kerak. Ob'ektga o'tish qanchalik uzoq bo'lsa, ramkada harakatlanadigan narsalar qancha ko'p bo'lsa, u harakatlanadigan kameralar soni qanchalik ko'p bo'lsa, interkom kuzatuv natijalarida xato ehtimoli qanchalik yuqori bo'ladi.

Ikkinchi usul

Belgilar bo'yicha interaktiv qidiruv ishiga asoslangan va maxsus jihozlarni o'rnatishni talab qilmaydi. Operator mavjud kameralarni dastur rejasida belgilashi, bir kameradan ikkinchisiga o'rtacha o'tish vaqtini belgilashi, arxivdan tizim quradigan ob'ektning namunasini tanlashi yoki uni o'zingiz yaratishi kerak - nisbatlarni, o'lchamlarni belgilash, rang xususiyatlarini ko'rsatish. Dastur qidiruv so'roviga o'xshash barcha narsalarni beradi-operator kerakli narsani tanlashi kerak. Bundan tashqari, ushbu namunani tizimning qo'shni kameralarida qidirish amalga oshiriladi, dastur hududning rejasini tahlil qiladi, tanlangan ob'ekt bir yoki bir nechta kameraga etib borishi mumkinligini aniqlaydi va bir qator izlar shaklida tegishli natijalarni beradi - ob'ektning guruhlangan ramkalari bitta IP-kanaldan. Tasvirlarni guruhlash ob'ektning kamera ko'rinishida ajralmas harakati asosida amalga oshiriladi. Operator taqdim etilgan to'plamlardan istalgan ob'ektga mos keladigan natijani tanlaydi, keyingi qidiruvni boshlaydi. Shunday qilib, qidiruv bosqichma-bosqich amalga oshiriladi va ob'ekt tizimning barcha kameralarini ko'zdan qochirmaguncha yoki operator etarli ma'lumotga ega bo'lmaguncha davom ettirilishi mumkin. Traektoriyani qurish har qanday bosqichda to'xtatilishi mumkin.

Ushbu usul juda ko'p operator vaqtini va ko'proq e'tiborni talab qiladi, ammo natijalarning aniqligi juda yuqori. Usulning afzalliklari, shuningdek, tizimdagi kameralar bir - biriga bog'lanmasligi va qat'iy sozlanmasligi kerakligini ham o'z ichiga oladi-traektoriyani bosqichma-bosqich qurish va belgilar bo'yicha qidirish algoritmlari qidiruvni mustaqil qiladi.

Traektoriyani videodan rejaga o'tkazish

Ko'p kamerali video tahlil mavzusi ishlab chiquvchilar uchun juda qiziqarli, texnologiyani takomillashtirish salohiyati hali juda katta. Misol uchun, zamonaviy kamera kuzatuv texnologiyalari reja bo'yicha bir kameradan ikkinchisiga o'tish yo'lini belgilash, shuningdek, bitta kamera ichidagi rejada ob'ektlarni ko'chirish yo'llarini yaratish - ob'ektni videodan rejaga ko'chirishga imkon beradi.

Umuman olganda, bunday video tahlil nafaqat harakatlarni kuzatish uchun, balki harakat intensivligining termal xaritalarini qurish, tashrif buyuruvchilarni hisoblash, zonaga kirishni nazorat qilish va unda uzoq vaqt qolish uchun ham amalga oshirilishi mumkin.

Traektoriyani videodan rejaga o'tkazish vazifasi bir qator sabablarga ko'ra juda murakkab.

1. Kamera kuzatuv samolyotlarini va rejasini bog'lash zarurati asosiy qiyinchilik. Dastur ob'ektning koordinatalarini va uning bir tekislikda harakatlanishini hisoblab, ularni boshqa tekislikda xonaning turi bo'lgan rejaga o'tkazish kerak. Bu koordinatalarni bitta kameradan ramka bilan hisoblash - ahamiyatsiz vazifa: masofani va chegara nuqtalarini hisoblash va ularni rejaga o'tkazish etarli emas (reja yuqoridagi ob'ektning turi, kameralar odatda o'zboshimchalik bilan joylashtirilishi mumkin). Yechim Stereo tizimni tashkil qilish bo'lishi mumkin: kamida 2 kameralar turli joylarda o'rnatiladi, bir kvadrat maydonini kuzatadi, keyin dastur xonaning 3D modelini yaratishi va ob'ektning aniq harakatini qayd etishi mumkin.

2. Buzilish. Har qanday optik tizim singari, kamera ham buzilishlarni keltirib chiqaradi, bu esa samolyotda traektoriyani qurishda xatolarga olib keladi.

3. Kamera nuqtai nazarini rejadagi maydonga bog'lash. Siz hududni qo'lda bog'lashingiz mumkin - tizim operatori rejada o'z maydonini o'rnatishi kerak, lekin bu ayniqsa, katta video tizimlar haqida gap ketganda, bu noqulay. Rejada ko'rsatilgan va kamera linzalariga kiradigan mos yozuvlar ob'ektlarining maydonini mustaqil ravishda hisoblashi mumkin bo'lgan algoritm yaratilishi kerak.

4. Ob'ektlarni bir-biridan ajratish. Agar ikki xil ob'ektlarning pozitsiyalaridagi farq faqat bitta koordinatada bo'lsa, ikkinchisi esa ahamiyatsiz (masalan, ob'ektlar parallel ravishda harakat qiladi, lekin turli rejalarda - yaqin va uzoqda), keyin kamera uchun bu narsalar bir-biriga mos keladi va ularning traektoriyalari birlashadi. Lekin, aslida, traektoriyalar farq qiladi va ob'ektlarning reja bo'yicha harakatlanishi (yuqoridagi shakl) bir-biridan ajralib turishi kerak, ya'ni freymdagi ba'zi nuqtalar rejada turli nuqtalar bo'lishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, ob'ektdagi tasvir piksellarini guruhlashning aniq algoritmlari va aloqa va mos keladigan narsalarni ajratish kerak. Qisman, bu muammoni Stereo tovush yordamida hal qilish mumkin.

Kuzatuv usullarining aniqligi

Ko'p kamerali video tahlil va ob'ektning harakatini kuzatish texnologiyalarining rivojlanish salohiyati juda katta. Bugungi kunda mavjud bo'lgan tizimning bir yoki bir nechta kameralarini kuzatish algoritmlari muammoni hal qilish va olingan natijalarning aniqligi yondashuvida farq qiladi.

Bitta kamera uchun kuzatuv

• 
  Ikki ramka - joriy va oldingi ketma-ket tahlil qilish orqali traektoriyani qurish. Ob'ektlarning murakkab harakatlarida past aniqlik mavjud.
  
• 
  Avvalgi ramkalarni qayta ishlash va ob'ektning harakatlanish tarixini tahlil qilish bilan traektoriyani qurish. Ramkada murakkab harakatlar uchun traektoriyani to'g'ri qurish ehtimolini oshiradi.
  
• 
  Korrelyatsiya usuli-tanlangan maydonning pozitsiyalarini ramka ketma-ketligiga taqqoslash yo'li bilan traektoriyani qurish. Resurs talab qiladigan, kuchli harakatga ega bo'lgan ramkalar uchun qo'llanilmaydi.
  

Ko'p kamerali kuzatuv

• 
  Sinxronlashtirilgan video kameralar yordamida traektoriyani qurish. Qo'shni hududlarga yo'naltirilgan kameralarni aniq kalibrlashni talab qiladi, traektoriyani qurishning aniqligi harakat intensivligining oshishi, kameralar sonining ko'payishi va ularning orasidagi o'tishlar bilan kamayadi.
  
• 
  Belgilar bo'yicha qidiruvni ishlatadigan traektoriyani bosqichma-bosqich qurish. Operatorni natijalarni filtrlash jarayoniga kiritishni talab qiladi, ammo aniq natijalarni beradi.
  
• 
  Ob'ektni videodan rejaga ko'chirish traektoriyasini o'tkazish. Ushbu funktsiyani amalga oshirishda ishlab chiquvchilar bir qator murakkab muammolarga duch kelmoqdalar, ulardan bugungi kunda hammasi hal qilinmagan.
  

Material "xavfsizlik tizimlari" №3, 2014 jurnalida chop etilgan