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基于视频分析的智能监控系统研究与实现

作　者: 严照宇
导　师: 陈雷霆；冯晓川
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机技术
关键词: 视频 监控 运动目标检测 软件系统
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


由于传统的视频监控系统存在功能单一,存储空间占用大,运行效率低的缺点,为适应市场需要,提高产品竞争力,需要在原有视频监控设备的基础上进行改造,利用计算机的强大运算能力实现智能化的视频监控。本课题围绕智能化视频监控系统的工作流程,着重对视频数据的捕获、视频数据的分析、事件响应处理三个部分展开了研究。对于视频数据的捕获,主要研究了对支持WDM驱动的设备以及IP摄像机的视频数据获取方法。支持WDM驱动的设备可通过DirectShow将视频数据引入以保存成文件或进行下一步的分析;支持MJPEG格式的IP摄像机需要程序通过HTTP协议与摄像机进行交互,对于返回的MJPEG流需要通过分隔符拆解为单帧的JPEG数据。程序实现中采用了统一的接口实现和插件框架以便于程序的扩展。对于视频数据的分析,主要研究了帧间差分法、背景差分法等几种方法的实现及适应场景,帧间差分法主要对双帧差分和三帧差分进行了比较,结论是三帧差分可以解决双帧差分计算可能造成的重影问题。背景差分法实现过程中对给定背景的运动物体进行了实际验证,取得了很好的结果,但由于实际使用场景中很难有固定给定的背景,需要程序自动完成背景生成,主要思路是根据高斯模型在背景训练集中获得背景图像。为便于监测,程序改进了运动物体的标记方法,取得了较好的视觉效果,同时程序支持了运动物体的数量统计以及运动部分所占画面比例的统计。程序使用AForge框架中的图像滤镜完成了复杂的图像处理,节约了大量底层图像处理算法研究的时间。对于事件响应处理部分,主要研究了视频保存和手机短信通知的实现,并提供了其它一些事件响应方法的实现思路。事件响应模块同样也是用插件框架完成,便于今后对程序功能的扩展。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-22
  1.1 视频监控系统的发展概况  8-13
    1.1.1 模拟视频监控系统  8-9
    1.1.2 数字视频监控系统  9-11
    1.1.3 智能网络视频监控系统  11-13
  1.2 视频监控系统的现状  13-14
  1.3 智能监控研究现状和发展趋势  14-17
    1.3.1 智能监控国内外研究现状  15-16
    1.3.2 智能监控发展趋势  16-17
  1.4 本课题的选题和研究内容  17-21
    1.4.1 选题背景  17-18
    1.4.2 选题的应用价值  18
    1.4.3 课题的可行性  18-19
    1.4.4 本课题的研究内容  19-21
    1.4.5 研究的方法及技术路线  21
    1.4.6 研究难点  21
    1.4.7 本课题的研究目标  21
  1.5 本章小结  21-22
第二章 相关理论和技术  22-30
  2.1 视频的数据结构  22-25
    2.1.1 视频的分层结构  22-23
    2.1.2 视频图像的颜色及其变换  23-24
    2.1.3 视频图像的格式与质量  24-25
    2.1.4 视频元数据  25
  2.2 视频编码压缩技术  25-27
    2.2.1 视频数据为何能被压缩  25-26
    2.2.2 静态图像编码压缩技术  26-27
    2.2.3 动态图像编码压缩技术  27
    2.2.4 运动补偿技术  27
  2.3 视频的运动检测技术  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 视频监控系统框架设计  30-41
  3.1 系统需求整理  30-31
  3.2 系统概览  31-34
  3.3 主要软件模块及相互关系  34-35
  3.4 视频捕获模块  35-37
  3.5 视频分析模块  37
  3.6 条件判断模块  37-38
  3.7 响应处理模块  38-39
  3.8 实时监控模块  39
  3.9 其它模块  39
  3.10 本章小结  39-41
第四章 视频监控系统程序实现  41-56
  4.1 视频捕获  41-45
    4.1.1 JPEG 视频源捕获模块的实现  41-42
    4.1.2 访问MJPEG 格式的视频源  42-43
    4.1.3 支持DirectShow 的设备视频捕获实现  43-45
  4.2 视频分析  45-53
    4.2.1 帧间差分法的实现  46-48
    4.2.2 背景差分法的实现  48-51
    4.2.3 运动对象标记方法的改进  51-52
    4.2.4 运动对象统计的实现  52-53
  4.3 事件响应  53-54
    4.3.1 邮件通知模块的实现  53
    4.3.2 手机短信通知模块的实现  53-54
    4.3.3 其他响应模块的实现思路  54
  4.4 程序界面  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章 总结和展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-61
附录  61-75
  关键功能源代码  61-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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