VMD視頻移動偵測技術(shù)

1、本文資料采集于互聯(lián)網(wǎng)，僅供學(xué)習(xí)交流，請于下載后 24 小時內(nèi)自覺刪除整理人：寶護(hù)神嬰兒監(jiān)視器網(wǎng)址： 轉(zhuǎn)載請注明本文資料采集于互聯(lián)網(wǎng)，僅供學(xué)習(xí)交流，請于下載后 24 小時內(nèi)自覺刪除整理人：寶護(hù)神嬰兒監(jiān)視器網(wǎng)址： 轉(zhuǎn)載請注明導(dǎo)讀：移動偵測錄像，一般是指移動的監(jiān)控所錄制的內(nèi)容，目前有移動的監(jiān)控探頭，可以通過無線 傳輸?shù)姆绞剑浿菩枰獋蓽y點(diǎn)的動態(tài)情況，一般來說，移動的監(jiān)控不是指監(jiān)控頭本身在移動，而是 指其不是固定在一個特定點(diǎn)上，而是根據(jù)偵測工作的需要，可以任意設(shè)置，但在設(shè)置完成后，其也 只能拍攝指定區(qū)域的場景，不能根據(jù)偵測工作的需要，隨時進(jìn)行移動的。VMD視頻移動偵測技術(shù)什么是移動偵測移動偵測，英文翻

2、譯為“ Motio ndetectio ntech no logy ” 一般也叫運(yùn)動檢測，常用于無人值守監(jiān)控錄像和自動報警。通過攝像頭按照不同幀率采集得到的圖像會被CPU按照一定算法進(jìn)行計算和比較,當(dāng)畫面有變化時，如有人走過，鏡頭被移動，計算比較結(jié)果得出的數(shù)字會超過閾值并指示系統(tǒng)能自 動作出相應(yīng)的處理。 移動偵測技術(shù)是運(yùn)動檢測錄像技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛使用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、汽車監(jiān)控鎖、數(shù)字寶護(hù)神、嬰兒監(jiān)視器、自動取樣儀、自識別門禁等眾多安防儀器和設(shè)施上。常見 的移動偵測系統(tǒng)還允許使用者可以自由設(shè)置布防撤防時間、偵測的靈敏度、探測區(qū)域。當(dāng)觸發(fā)時應(yīng)可聯(lián)動錄像、聯(lián)動報警輸出、聯(lián)動攝像機(jī)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)置

3、位。移動偵測原理移動偵測允許在指定區(qū)域 能識別圖像的變化，檢測運(yùn)動 物體的存在并避免由光線變化 帶來的干擾。但是如何從實時 的序列圖像中將變化區(qū)域從背 景圖像中提取出來，還要考慮 運(yùn)動區(qū)域的有效分割對于目標(biāo) 分類、跟蹤等后期處理是非常 重要的，因為以后的處理過程 僅僅考慮圖像中對應(yīng)于運(yùn)動區(qū) 域的像素。然而，由于背景圖 像的動態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響，使得運(yùn)動檢測成為一項相當(dāng)困難的工作。早期的運(yùn)動檢測如 變化是一種可行的途徑。通過視頻幀的比較來檢測圖像它們分別是：關(guān)鍵幀（I幀）,MPEG1是對編碼后產(chǎn)生的I幀進(jìn)行比較分析,原理如下：MPEG1視頻流由三類編碼幀組成,預(yù)測幀（P

4、幀）和內(nèi)插雙向幀（B幀）o I幀按JPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼，獨(dú)立于其他編碼幀，它是MPEG1視頻流中唯一可存取的幀，每12幀出現(xiàn)一次。截取連續(xù)的 I幀，經(jīng)過解碼運(yùn)算，以幀為單位連續(xù)存放在內(nèi)存的緩沖區(qū)中，再利用函數(shù)在緩沖區(qū)中將連續(xù)的兩幀轉(zhuǎn)化為位圖形式，存放在另外的內(nèi)存空間以作比較之用，至于比較的方法有多種。此方法是對編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而目前的MPEG1/MPEG4編碼都是有損壓縮，對比原有的圖像肯定存在誤報和不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。移動偵測應(yīng)用移動偵測可以降低公共機(jī)構(gòu)和企業(yè)場所的人工監(jiān)控成本，并且避免人員長期值守疲勞導(dǎo)致的監(jiān) 察失誤，可以極大地提高監(jiān)控效率和監(jiān)控精度。主要被用于以下場合1、遠(yuǎn)程無線嬰幼兒監(jiān)護(hù)2

5、、家庭、企業(yè)、銀行、碼頭、倉庫防盜3、設(shè)備智能啟動、自動觸發(fā)門禁4、交通、鐵路等違規(guī)拍攝和記錄5、教學(xué)取樣、實驗室數(shù)據(jù)無人值守采集6、保育、醫(yī)療、養(yǎng)老等護(hù)理機(jī)構(gòu)和場所的監(jiān)控報警移動偵測方法（一）背景減除法背景減除方法（ Background Subtraction ）是目前運(yùn)動檢測中最常用的一種方法，它是利用當(dāng)前 圖像與背景圖像的差分來檢測出運(yùn)動區(qū)域的一種技術(shù)。它一般能夠提供最完全的特征數(shù)據(jù)，但對于 動態(tài)場景的變化，如光照和外來無關(guān)事件的干擾等特別敏感。最簡單的背景模型是時間平均圖像， 大部分的研究人員目前都致力于開發(fā)不同的背景模型， 以期減少動態(tài)場景變化對于運(yùn)動分割的影響。（二）時間差分法時

6、間差分（又稱相鄰幀差）方法（ Temporal Difference ）是在連續(xù)的圖像序列中兩個或三個相 鄰幀間采用基于像素的時間差分并且閾值化來提取出圖像中的運(yùn)動區(qū)域。時間差分運(yùn)動檢測方法對 于動態(tài)環(huán)境具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，但一般不能完全提取出所有相關(guān)的特（三）光流法基于光流方法（ Optical Flow ）的運(yùn)動檢測采用了運(yùn)動目標(biāo)隨時間變化的光流特性，如 Meyer2 等通過計算位移向量光流場來初始化基于輪廓的跟蹤算法，從而有效地提取和跟蹤運(yùn)動目標(biāo)。該方 法的優(yōu)點(diǎn)是在攝像機(jī)運(yùn)動存在的前提下也能檢測出獨(dú)立的運(yùn)動目標(biāo)。然而，大多數(shù)的光流計算方法 相當(dāng)復(fù)雜，且抗噪性能差，如果沒有特別的硬件裝置則

7、不能被應(yīng)用于全幀視頻流的實時處理。此外，在運(yùn)動檢測中還有一些其他的方法，運(yùn)動向量檢測法，適合于多維變化的環(huán)境，能消除背景 中的振動像素，使某一方向的運(yùn)動對象更加突出的顯示出來，但運(yùn)動向量檢測法也不能精確地分割 出對象。運(yùn)動檢測的實現(xiàn)（一）主要模塊1、信號輸入處理模塊：標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻信號（CVBS 彩色或黑白）是亮度信號和色度信號通過頻普間置疊加在一起，需經(jīng)過 A/D 芯片（如 philips7113 ）的解碼，將模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的 ITU 656 YUV 格式的數(shù)字信號以幀為單位送到編碼卡上的DSP 和內(nèi)存中。2、 CP （Image Coprocessor圖象協(xié)處理器）處理模塊：

8、YUV數(shù)據(jù)在DSP中加上 OSD （字符時間疊 加）和 LOGO （位圖）等，復(fù)合后通過 PCI 總線送到顯存中，供視頻實時預(yù)覽用，還將復(fù)合后的數(shù) 據(jù)送到編碼卡的內(nèi)存中，供編碼使用。3、ENCODER （編碼）模塊：將編碼卡內(nèi)存中的 YUV 數(shù)據(jù)送到 MPEG4/H264 編碼器中，產(chǎn)生壓縮 好的碼流，送到主機(jī)內(nèi)存中，供錄像或網(wǎng)絡(luò)傳輸使用。4、MOTIONDETECT 處理模塊：對編碼卡內(nèi)存中的以幀為單位 YUV 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(二)實現(xiàn)步驟1、設(shè)置運(yùn)動檢測區(qū)域等參數(shù)：用戶可以通過 SDK中的函數(shù)，來設(shè)置1-99個有效的矩形，還可以設(shè)置快速和慢速兩種運(yùn)動檢 測狀態(tài)?？焖贆z測是對每隔兩幀的兩幀數(shù)

9、據(jù)進(jìn)行差分運(yùn)算，慢速檢測是指對相隔12幀以上的兩幀數(shù)據(jù)進(jìn)行差分運(yùn)算。2、啟動運(yùn)動檢測功能：因為經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)的ITU 656 YUV 4:2:2格式，而人眼又是對亮度最敏感，為 了簡化算法，提高效率，直接對亮度(Y)值進(jìn)行處理。對于某個檢測區(qū)域內(nèi)每個象素點(diǎn)(x,y)，T時刻與 T n 時刻亮度(Y)的差值為 Mx,y(T)=|Yx,y(T) -Yx,y(T-n)|，IF |Mx,y(T) - Mx,y(T-n)| >Ta THEN L=TRUE，得到區(qū)域差分系數(shù) IMsum=XL。實際決定是否報警，可由整個設(shè)置檢測區(qū)域的IMsum值來判斷。報警=真,IF| 工 IMsumK

10、II >Tb假,ELSETa,Tb為適當(dāng)閾值量。在CIF格式下，整個畫面的分辨率是 352*288 ( PAL)，按16*16像素宏塊大小來劃分整個檢測 區(qū)域，宏塊內(nèi)的像素點(diǎn)是逐點(diǎn)從左到右，從上到下進(jìn)行差分運(yùn)算并得到宏塊差分系數(shù)。整個檢測區(qū) 域又是按16*16的宏塊從左到右，從上到下進(jìn)行掃描，最后計算出整個區(qū)域的差分系數(shù)。3、返回運(yùn)動檢測結(jié)果如果整個區(qū)域的差分系數(shù)大于設(shè)定的閥值，置報警狀態(tài)并實時將每個檢測區(qū)域的宏塊差分系數(shù)都返回。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的快速和慢速兩種檢測狀態(tài)，對畫面進(jìn)行不間斷的分析處理，并返回結(jié)果， 直到停止運(yùn)動檢測。如果整個區(qū)域的差分系數(shù)小于設(shè)定的閥值，復(fù)位報警狀態(tài)。這種基于幀

11、差分算法的運(yùn)動檢測完全獨(dú)立于編碼，可以靈活的任意啟動停止。實現(xiàn)動則錄，不動則不錄”。配合其它接口函數(shù)， 還可以實現(xiàn)預(yù)錄像功能，即通常狀態(tài)下只是進(jìn)行畫面預(yù)覽監(jiān)控和 運(yùn)動檢測，編碼后的數(shù)據(jù)不寫入文件，只暫時寫入一個FIFO緩沖區(qū)里，一旦發(fā)生運(yùn)動檢測報警，可以先將報警之前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入文件，然后再實時將編碼后的數(shù)據(jù)寫入文件，報警解除后，延時 一段時間再停止寫文件，轉(zhuǎn)入寫緩沖區(qū)狀態(tài)。實現(xiàn)運(yùn)動檢測報警的全過程錄像。這樣既可以完整獲 取整個報警事件的過程，又可以節(jié)約系統(tǒng)的資源，在相同的存儲空間下，可以大大延長保存錄像的 時間。運(yùn)動偵測評估要對運(yùn)動檢測技術(shù)的性能進(jìn)行評估并不容 易，特別是要進(jìn)行定量的分析時

12、，必須提供一個 供作比較、研究的標(biāo)準(zhǔn)視頻序列，它應(yīng)該包括突 然場景變化，攝像機(jī)移動以及光線明暗變換等特 殊效果。檢測方案可用多種參數(shù)來評估，比如檢 測成功率、檢測失敗率等等。 在實際應(yīng)用環(huán)境中, 可以通過調(diào)節(jié)閥值對室內(nèi)普通環(huán)境，室外環(huán)境獲 得比較好的監(jiān)測效果。還可根據(jù)功能實現(xiàn)的方法 分類，主要是對軟件和硬件兩大類實現(xiàn)方法進(jìn)行 一些定性的分析。（一）硬件評估 采用硬件來實現(xiàn)監(jiān)測功能，不占用CPU，擁有較快的處理速度，因而可以采用一些較為復(fù)雜的算 法以獲得更為準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，并且有很好的實 時性。譬如數(shù)字寶護(hù)神、無線嬰兒監(jiān)視器等監(jiān)控設(shè)備會通過內(nèi)置 VMD （ Video Motion Detector視頻移動探測器）電路可以當(dāng)報警探頭使用。檢測電路首先會將靜態(tài)圖像貯存起來，之后，如果發(fā)現(xiàn) 畫面的變化量超過了預(yù)先設(shè)定的值，系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號，以提醒安防人員或啟動錄像機(jī)。然而 硬件實現(xiàn)也意味著較高的成本，而且一旦系統(tǒng)對動態(tài)監(jiān)測功能提出了更新更高的要求，那么原來的 硬件系統(tǒng)只能棄而不用，必須采購新的硬件，造成浪費(fèi)。（二）