2015年清华第二届创客日-西安理工大学-天网监控模式下的可疑目标快速锁定及联网追踪系统
目录
团队介绍
- 朱虹，指导老师，主要负责项目指导；
- 张静波，队长，事件检测模块及监控网络关联分析模块设计及实现；
- 路凯，系统框架设计及目标匹配追踪模块实现；
- 沈冬辰，视频摘要模块实现；
- 程素娜，前台设计及实现。
项目介绍
近年来，随着社会公共场合大量摄像头的安装，产生了海量的视频监控数据。要想从海量的视频数据中获取感兴趣事件无异于大海捞针！
本作品旨在提供一套海量视频数据内容快速浏览和关注事件迅速定位的工具。首先，对监控网络中的摄像头进行关联标记，然后对导入的视频进行语义分析及摘要处理。用户可通过摘要回溯查找到关注目标人物，系统根据人物特征在监控网络下进行关注事件相似性查找，系统可以快速的以快照的形式返回查找结果，在人机互动的情况下，生成目标的运动路径，为海量视频数据分析提供可靠的保障。
设计目的
本作品拟对广泛应用于安防监控，道路交通等领域的监控摄像头所录制的海量视频数据，以视频摘要的方式将数小时的监控视频浓缩至几十分钟甚至几分钟，使搜索定位关注事件可能。在此基础上，对在一个区域内的监控网络中，能够对一个穿行过多个相互关联的相机视域里的目标事件，进行自动的语义关联分析，由此获得对关注事件的动态语义特征的分析及运动路径的描述。
基本思路
本作品的设计思路是利用视频传输设备将摄像机拍摄到的视频数据传输给服务器，由服务器对采集的数据进行视频运动目标的检测与跟踪处理，之后，提取目标的语义特征存储到数据库中，同时，将每个运动目标在时间轴上生成一个事件链条，融合生成视频摘要。当用户需要时，系统可提供给其所选定的关注事件在监控网络覆盖区域内的动态语义行为分析结果。
作品的设计思路具体包括以下几个方面:
事件的提取及语义特征描述
首先，对原始视频进行运动目标检测与跟踪，目标检测采用背景差分法，目标跟踪则采用相邻帧重叠面积最大匹配法完成。将每个运动目标在监控视域内出现的时间段内的信息作为一个事件链条。对得到的所有事件，并将其语义特征进行描述，并将事件的语义特征，以及出现的时间等信息存于数据库中。 对于安防监控中的行人，其语义特征描述为“着装颜色特征，走、跑、站立等行动特征，以及左顾右盼和跟随接近其他人或物的行为特征”，以在发现盗窃、抢劫事件后，能够快速准确匹配。 对于交通道路监控中行驶车辆，其语义特征描述为“车身颜色、车辆类型、行驶速度、行驶轨迹是否异常（轨迹成蛇形为异常）、车灯开启状态（远、近光灯）”，以在被确定为关注事件时，能够快速检索定位。
将所有提取的事件融合生成视频摘要
将从原始视频中提取到的所有事件进行浓缩融合，生成视频摘要。并且在摘要视频中，对每个事件的发生时间进行标注，便于观察人员需要时快速浏览及查找关注事件。
对监控网络的多个相机进行关联标记
对监控网络中的多个相机结合其地图位置进行关联标记，即在数据库中，标记监控网络中，彼此具有相邻关系的监控相机。以方便查找在不同相机视域中相同的目标，并给出其动态的行为分析。
多相机语义特征关联的事件行为分析
当使用者在打开的某个相机的摘要视频播放时，发现某一事件，暂停点击确认其为关注事件之后，系统调用数据库中存放的该事件的语义特征，为了快速准确地在相关联的相机内查找到同一目标，只选用语义特征中的颜色、纹理这些低级语义特征进行匹配，并以关键帧图像的形式给出查找出的相似目标，为了避免遗漏，相似目标可以为多个。 之后，使用者通过软件界面给出的选择按钮，去掉不属于同一目标的部分之后，系统自动对其生成在该监控网络范围内的动态行为分析结果。
创新点
无事件丢失的摘要视频
本系统采用背景差分法进行运动目标检测，对运动目标轨迹采用一种特殊的结构描述，有效的克服了目标轨迹提取过程中目标的粘连、遮挡、断裂、背景扰动等造成的目标轨迹提取难的问题。
关注事件快速查找
本系统通过人机交互的方式，在浓缩后的摘要视频中选定关注目标后，系统根据选定目标事件，通过相关性排序算法，在实现预存的监控网络的关联相机拍摄的视频中，自动进行与感兴趣人物之间的相关性匹配，将匹配结果按相关性从高到低，以快照形式输出其相似目标的关键帧图像。
关注事件的多相机语义关联行为分析
本系统将用户选中的关注事件按照其真实发生的时间顺序进行综合排序，结合其运动的物理位置信息，调取关注事件在各个相机视频中的语义特征，利用多相机的关联性，在简略地图上绘制出关注目标的运动路径，同时最后给出在多相机的语义关联行为识别结果，为用户提供尽可能详细完整的事件还原与初步分析结果。
技术特点及优势
本作品为软件类系统，主要技术特点是能够实现原始视频内容的快速浏览，支持用户关注事件的动态分析以及全网络下的基于事件语义的关注事件检索。优势是能够实现大幅度减少使用者观看视频所需的时间，并便于快速锁定用户关注的目标，并可给出在监控网络覆盖区域内的目标行动轨迹及行为。为日常的安防巡检及事故后嫌疑人查找带来便利。
