[发明专利]运动目标跟踪及数量统计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动目标跟踪及数量统计方法，尤其涉及基于图像识别技术的运动目标跟踪及数量统计方法。

背景技术

商场、博物馆、展览馆、体育馆等公共建筑出入口、自动扶梯和建筑物走廊等长通道通行口、客运车辆乘客上下门等场所常常需要统计在某一时间点或时间段内人员进入和离开的数量，以此统计数据为依据优化运营和提高管理水平。以光电技术为主的人数统计方法由于统计精度低、不能保存可供事后人眼清点评判的图像而不能广泛被用户接受。

近年来，出现了一些采用图像识别技术为主进行人数统计的研究，这些系统一般均假设摄像机工作场景中背景基本恒定、光照在长时间内基本恒定、光照在空间中分布基本均衡、人员的出现与否对摄像机工作光照无显著影响、人员主动呈现出某些单一的特征、摄像机视野范围中人体姿态基本无显著变化等。

例如武汉科技大学信息科学与工程学院的付晓薇在其硕士学位论文“一种基于动态图像的多目标识别计数方法”中公布了一种应用于商场客流量的图像统计系统。其系统流程框图如图1所示，包括获取动态图像11、运动检测12、目标分类与特征提取13、多目标跟踪14、目标计数15等步骤。该系统采用帧间差、背景差和自适应阈值方法分割运动目标区域，采用图像滤波、图像分割、形态学处理和统计特征提取人体头部区域，采用特征跟踪方法对多目标进行跟踪计数。论文作者所从事的研究主题是商场的客流量统计，但是论文作者仅仅在自己实验室模拟了一类简单的人员通行情况，实验室简单的人员模拟通行情况与商场出入口人员进出复杂情况存在显著的差异，该论文公布的多目标识别计数方法仅仅能完成实验室模拟场景下的多目标识别计数，而难以完成实际应用条件下的商场客流量统计工作，更不用说该方法并没有考虑光照在空间上分布极不均衡、在时间上变化复杂、人员通行过程中姿态变化显著等一般场合下的出入口人数统计问题。在光照在空间上分布极不均衡、在时间上变化复杂的情况下，不但目标与背景之间存在显著差异，背景与背景之间也存在显著的差异，采用该论文公布的方法难以此类复杂情况下的运动区域检测。在类似乘客上车或下车的许多应用场合中，人员通行过程中姿态变化显著，人体的头部常常被遮挡，简单的提取人体头部特征方法常常不能区分某区域中是否存在人体。由于光照变化非常剧烈，特征变化显著，单一的特征跟踪方法难以正确跟踪多目标。

大连海事大学信号与图像处理研究所的田京雷在2005年全国图象图形学学术会议上公布了“基于视频的客流计数系统的研究”论文(《第十二届全国图象图形学学术会议论文集》，作者：章毓晋，ISBN：7302119309)，论文讨论了基于视频的客流计数系统，其系统工作流程如图2所示，包括视频捕获21、运动分割22、目标识别23、目标跟踪24、计数25等步骤。该论文采用图像帧差方法完成运动分割22；采用运动区域的面积、长度和宽度等参数通过模糊C-均值(FCM)聚类方法完成目标识别23；采用形心方法完成目标跟踪24；根据前后两帧中心点的位置，判断运动目标是否越过预先设置的两条计数线来对人体计数25。该论文公布的方法在运动目标的提取方法上与前述学位论文公布的方法类似，均是采用简单的帧间差方法，所不同的是由两帧差该为三帧差，所以在光照在空间上分布极不均衡、在时间上变化复杂的情况下不能正确的完成人体区域的检测工作。该系统讨论的只是室内通道中的简单情况，而没有考虑摄像机工作区域跨越室内外的光照在空间上分布极不均衡、在时间上变化复杂、人员通行过程中姿态变化显著等一般应用场合下出入口中存在的复杂问题。

类似的，其它已经公布的基于图像识别的人数统计系统，其工作原理、基本假设和实现方法也和以上两篇论文公布的方法类似，不能解决在光照在空间上分布极不均衡、在时间上变化复杂和人员通行过程中姿态变化显著等一般应用场合下的出入口人数统计问题。

发明内容

本发明提供一种运动目标跟踪及数量统计方法，旨在解决一般应用场合中由于光照在空间上分布极不均衡、在时间上变化复杂和运动目标(人体或其他物体)通行过程中姿态变化显著等恶劣环境而造成的数量统计结果精度低这一问题。本发明所涉及的数量统计不仅包括统计通过指定区域的目标数量，还包括区分通过指定区域的每一个目标是进入还是离开。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种运动目标跟踪及数量统计方法，包括以下步骤：

a.不断获取包含运动目标的视频图像；

b.获取当前帧视频图像，对当前帧视频图像进行预处理；

c.对预处理后的图像进行目标区域分割，提取出目标区域；