[发明专利]基于视频监控的越界检测方法及越界监控系统

摘要

本发明公开了一种基于视频监控的越界检测方法及越界监控系统，根据用户设置的边界线顶安全通道线段的端点得到封闭边界线和安全通道线段，对封闭边界线进行扩大和缩小得到跟踪区域，然后对每帧视频监控图像进行运动目标检测，筛选出位于跟踪区域的运动目标区域，再将筛选得到的运动目标区域与跟踪目标进行匹配跟踪，得到跟踪目标的坐标队列，对跟踪目标进行目标行为分析，判断是否有越界危险，如果安全则不作任何操作，如果越界危险很大则报警，否则根据安全标识判断是否需要对当前异常情况进行预警，在报警或预警时根据目标坐标队列标示出目标轨迹。本发明根据设定的边界进行越界检测，能够实现较大区域和复杂场地的越界检测，适用范围广。

主权项

一种基于视频监控的越界检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：用户在视频监控图像上沿警示区域的边沿依次设置警示区域的边界顶点，将相邻边界顶点连接得到警示区域封闭边界线，并在封闭边界线的两个相邻端点之间设置安全通道线段的端点，连接安全通道线段端点得到安全通道线段；根据实际需要设置跟踪目标位于边界线内部和外部的安全标识，至少将其中一种情况的安全标识设置为1，其余为0；S2：对封闭边界线进行扩大和缩小，得到扩大边界线和缩小边界线，将扩大边界线和缩小边界线所围区域作为跟踪区域；初始化跟踪目标集合O为空集，每个跟踪目标对应一个坐标队列；S3：对每帧视频监控图像进行运动目标检测，得到运动目标区域，筛选出位于跟踪区域的运动目标区域，再将筛选得到的运动目标区域与跟踪目标集合O的跟踪目标进行匹配跟踪，具体步骤包括：S3.1：选择外接矩形面积S、质心坐标C作为匹配特征；记跟踪目标集O＝{Oi|i＝1,2,...,N}，N表示跟踪目标数量，当前监控视频图像筛选得到的运动目标区域集为R＝{Rj|j＝1,2,...,P}，P表示运动目标区域数量；S3.2：计算每个跟踪目标与运动目标区域的面积匹配结果λS(i,j)和质心匹配结果λC(i,j)：λS(i,j)＝{1|if(|S(Oi)‑S(Rj)|≤HS),elseλS＝0}λC(i,j)＝{d|if(d≤HC),elseλC＝0},d＝max(|C(Oi)‑C(Rj)|x,|C(Oi)‑C(Rj)|y)其中，S(Oi)、S(Rj)分别表示跟踪目标Oi、运动目标区域Rj的外接矩形面积，C(Oi)、C(Rj)分别表示跟踪目标Oi、运动目标区域Rj的质心坐标，|C(Oi)‑C(Rj)|x表示质心坐标在x轴的差值绝对值，|C(Oi)‑C(Rj)|y表示质心坐标在y轴的差值绝对值，d为质心x、y坐标差值绝对值的最大值，HS、HC分别表示预设的面积、质心的匹配阈值；S3.3：根据面积匹配结果λS(i,j)和质心匹配结果λC(i,j)得到辨识元素mij，各个辨识元素mij组成的N*P矩阵即为特征辨识矩阵，辨识元素mij的计算公式为：mij=0,(λS(i,j)=1)∩(λC(i,j)>0)1,(λS(i,j)=0)∩(λC(i,j)>0)2,λC(i,j)=0]]>S3.4：根据特征辨识矩阵得到以下五种匹配情况：(1)如果对于Oi∈O，都为2，则运动目标区域是新的跟踪目标；(2)如果对于或则运动目标区域与跟踪目标一一对应匹配；(3)如果对于中元素数量X＞1，均有则运动目标区域与跟踪目标集合O中X个跟踪目标匹配；(4)如果对于中元素数量Y＞1，均有则有Y个运动目标区域与跟踪目标集合O中的一个跟踪目标匹配；(5)如果对于Rj∈R，都为2，则所有运动目标区域都不与跟踪目标匹配；S4：每帧视频监控图像进行运动目标检测和匹配跟踪后，进行目标行为分析，具体包括以下步骤：S4.1：对于跟踪目标集合O中的每个跟踪目标，首先判断质心到边界线各条边的垂心是否位于对应顶点之间，如果不是，计算对应两个顶点与跟踪目标质心的距离，选择其中较小值作为质心到该条边的距离，否则计算质心到该条边的垂直距离；从所求得所有距离中筛选出最小距离Dmin；S4.2：判断是否Dmin＜HD1，HD1表示预设阈值，如果不是，目标安全，不作任何操作，否则进入步骤S4.3；S4.3：计算质心到安全通道线段的垂心如果垂心在安全通道线段上，进入步骤S4.4，否则进入步骤S4.5；S4.4：计算质心到安全通道线段的距离Dl，如果Dl≤Dmin，目标安全，不作任何操作，否则进入步骤S4.5；S4.5：判断是否Dmin＜HD2，HD2表示预设阈值，并且HD2＜HD1，如果是进行报警，并根据目标的坐标队列在视频监控画面中标示出目标轨迹，否则进入步骤S4.6；S4.8：判断跟踪目标在边界线外部还是内部，再判断对应的安全标识是否为1，如果是，进行预警，并根据目标的坐标队列在视频监控画面中标示出目标轨迹，否则目标安全，不作任何操作；S5：判断越界检测是否结束，如果是，检测结束，否则返回步骤S3对下一帧监控视频图像进行检测。