Delist.ru

Методы видеонаблюдения, сегментации и сопровождения движущихся объектов (30.01.2008)

Автор: Обухова Наталия Александровна

– весовой коэффициент, учитывающий выраженность признака движения и особенности окружающей обстановки.

При сопровождении нескольких близко расположенных объектов функция принадлежности имеет вид

В случае длительного исчезновения объекта необходимо отождествить потерянный объект с одним из вновь захваченных объектов. Операцию отождествления выполняют по критерию минимума расстояния между векторами взвешенных параметров потерянного объекта и одного из вновь захваченных объектов

– весовая матрица, в общем случае отличная от диагональной.

Как показали экспериментальные исследования, предложенный метод позволяет реализовать автоматический захват до 50 объектов интереса на сложном фоне и обеспечивает устойчивое сопровождение объектов интереса при существенной динамике их свойств и окружающей обстановки, а также при взаимодействии изображений объектов с фоном и друг с другом.

В пятой главе приведены результаты экспериментального исследования предложенных методов представления и обработки видеоданных в контексте их практической реализации; рассмотрены: – многоцелевой телевизионно-компьютерный комплекс видеомониторинга железнодорожных составов; – многофункциональный оптико-электронный комплекс сегментации и сопровождения неточечных объектов; – видеокомпьютерная система контроля запуска космических аппаратов.

Многоцелевой телевизионно-компьютерный комплекс видеомониторинга железнодорожных составов предназначен для обеспечения осмотра и выявления негабаритных грузов движущегося товарного состава с последующим сбором, обработкой, хранением и документированием информации о коммерческом состоянии вагонов и грузов, а также передачей ее в автоматизированную систему управления перевозками.

В состав системы входят сенсоры, электронная система ввода видеоизображений в компьютер, персональный компьютер, программное обеспечение. Сенсорами системы являются три видеокамеры, дающие изображения левого и правого по ходу поезда бортов вагонов, а также вид сверху; габаритные электронные ворота для выявления негабаритного груза.

Комплекс позволяет:

На одном экране представить панорамные изображения всех трех изображений проходящих вагонов и дать дополнительную информацию о текущем времени, скорости движения состава и порядковом номере вагона (рис. 4).

Предоставить оператору возможность самому устанавливать комфортную скорость просмотра состава с помощью движка, останавливать движение (стоп-кадр) и возвращаться назад.

Записать синтезированные изображения в архив с высоким коэффициентом сжатия без потери информации об объекте интереса.

Экспериментальное исследование и результаты, полученные в процессе апробации комплекса, показывают:

Синтезированное панорамное изображение обеспечивает эффективную коррекцию пространственных искажений (рис. 5):

нелинейные искажения третьего порядка:

исходный уровень 120%; уровень после коррекции менее 5%;

искажения типа «бочка/подушка»:

исходный уровень 20%; уровень после коррекции менее 1%.

Полученный размер панорамы одного вагона позволяет разместить ее целиком на экране монитора.

При движении протяженного объекта со скоростью от 20 до 60 км/ час и стандартной ширине кадра 768 пикселей по горизонтали достигаемый коэффициент сжатия от 80 до 25 раз, соответственно.

Средняя ошибка нарушения геометрического подобия (соответствия с определенным масштабным коэффициентом размеров объекта интереса на созданной панораме размерам реального объекта) составляет 2,7%. Достигнутая точность обеспечивает восприятие оператором синтезированного изображения, как изображения без искажений. Искажения менее 5% не воспринимаются зрительным анализатором человека.

Информация о скорости движения протяженного объекта при построении панорамного изображения, одновременно с синтезом изображения объекта интереса, позволяет зафиксировать момент начала и окончания движения железнодорожного состава, определить направление и скорость движения, реализовать счет вагонов и выполнить идентификацию типа вагона.

Полученные результаты показывают, что синтезированное панорамное изображение позволяет реализовать основные функциональные особенности интеллектуальной системы видеонаблюдения протяженных объектов.

В многофункциональном оптико–электронном комплексе решены задачи автоматизированного захвата и автоматического сопровождения неточечных объектов интереса. Размеры объектов от 4*4 до 100*100 пикселей. Скорость движения от 0 до 10 пикселей за кадр. Движение объектов произвольное, возможно исчезновение длительностью до 10 сек. Число главных объектов интереса от одного до четырех. Число второстепенных объектов неограниченно. Эффективное отношение сигнал/шум (отношение превышение сигнала цели над фоном к СКО шума) не менее 6 дБ. Автоматизированный захват выполняет оператор.

Система решает следующие задачи:

Один из главных объектов (по выбору оператора) всегда удерживают в центре растра с ошибкой, не превышающей 1 пиксель по каждой координате.

Остальные объекты сопровождают стробом. Реализуют непрерывную (с частотой кадров) подстройку стробов под изменяющиеся размеры и ракурсы для всех четырех объектов интереса.

Выполняют разрешение ситуации окклюзии и временного (до 10 сек) исчезновения объектов интереса.

Экспериментальное исследование показывает:

Предложенный метод обеспечивает систематическую ошибку сегментации 16% от площади объекта интереса. Указанное значение в 3 раза ниже средней ошибки при сегментации объекта прямоугольным стробом. Случайная ошибка зависит от размеров объекта интереса: для объектов размером до 5 блоков она составляет 15-20%, для объектов большего размера 3-5%.

При сопровождении объектов статичной камерой ошибка при определении центра тяжести не превышает 1 пиксель.

Разрешение ситуации окклюзии во всех экспериментах было выполнено корректно и не привело к ложному изменению размеров стробов объектов интереса.

Видеокомпьютерная система контроля запуска космических аппаратов предназначена для дистанционного видеонаблюдения и сопровождения космических аппаратов во время их запуска, оценивания их экранных координат и архивирования видеоданных.

В состав системы входят видеокамера; электронная система ввода видеоизображений в компьютер; поворотный стол; персональный компьютер; программное обеспечение.

В автоматизированном режиме выполняют захват объекта интереса: оператор формирует строб вокруг объекта, подлежащего дальнейшему сопровождению. В автоматическом режиме система реализует удерживание в центре кадра объекта, выделенного оператором. Скорость перемещения объекта интереса в экранной плоскости до 5 пикселей за кадр. Возможно исчезновение объекта интереса длительностью до 3 секунд.

Экспериментальные исследования показывают:

Средняя ошибка слежения, определяемая предложенным методом (без влияния инерционности поворотного стола), составляет 1,5 пикселя.

Момент начала движения объекта интереса был зафиксирован на всех тестовых сюжетах.

Полученные показатели и качественные характеристики показывают, что предложенные в диссертационной работе методы представления и обработки видеоданных, позволяют реализовать основные функциональные особенности интеллектуальной системы видеонаблюдения за протяженными объектами и систем сегментации и сопровождения неточечных объектов интереса с жестким движением.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе:

загрузка...