Отслеживание объектов в видеопотоке. Методы построения траекторий

Отслеживание объектов в видеопотоке. Методы построения траекторий

Отслеживание объектов в видеопотоке. Методы построения траекторий

Программное обеспечение \\ 20.07.2015 14:44 \\ Macroscop \\ Пермь

Среди наиболее перспективных функций видеоанализа является отслеживание перемещений объектов - трекинг. Рассмотрим как алгоритмы построения траекторий по одной камере, так и технологии, позволяющие получить более общую, связную информацию по нескольким камерам системы.

Трекинг для одной камеры

Зачастую работа модулей трекинга неразрывно связана с работой детектора движения. Для построения траекторий перемещения ведется последовательный анализ каждого кадра, на котором присутствуют движущиеся объекты. В общем случае в одном кадре может присутствовать несколько движущихся объектов, поэтому программе необходимо не только построить траектории, но и различить объекты и их перемещения.

 

Трекинг по двум кадрам

Наиболее простая реализация трекинга рассматривает два кадра и строит траектории по ним. Сначала отмечаются перемещения на текущем и предыдущем кадре, далее, анализируя скорость, направления движения объектов, а также их размеры, вычисляются вероятности перехода объектов из одной точки траектории предыдущего кадра в другую точку текущего. Наиболее вероятные перемещения присваиваются каждому объекту и складываются в траекторию.

 

Трекинг по нескольким кадрам

Объекты в кадре могут перемещаться по-разному: их траектории могут пересекаться, они могут пропадать и возникать вновь (например, если камера следит за автомагистралью, то автомобиль в кадре может перекрываться другим, а потом снова выезжать из-за него), несколько объектов могут объединяться или резко менять направление движения. В этих случаях задача построения точной траектории усложняется. Для анализа подобных сложных перемещений метод построения траектории по двум кадрам не подходит, он дает высокую погрешность. Для повышения точности трекинга часть производителей используют технологию анализа последовательности кадров и непрерывной постобработки полученных результатов.

 

Программа строит графы - анализирует переходы объектов из одного состояния в другое. Чтобы понять, какому объекту какое перемещение соответствует, также анализируются скорости и направления движения, положения, цветовые характеристики. В качестве результата выдается набор наиболее вероятных перемещений объекта, образующий траекторию. Разница методов состоит в том, что при обработке последовательности кадров учитывается как текущее положение объекта, так и история его переходов, что позволяет повысить точность в сложных ситуациях пересечения движения, исчезновений и возникновений объекта.

 

Рассмотренные алгоритмы хорошо работают со сценами, в которых объекты движутся отдельно друг от друга, но для движения в скоплениях они не применимы.

 

Корреляционные методы

Для анализа массовых перемещений используются корреляционные методы: оператору необходимо задать область кадра, перемещение которой будет строиться, затем программа  начнет поиск  этой области на последующих кадрах, после чего выдаст траекторию.

 

В качестве поисковой области также может выступать любой движущийся объект, на который среагировал детектор движения, или объект определенного типа, который обнаружил классификатор ПО. Программа составляет гистограмму цветов выделенной области, отмечает особые точки (характерные углы, расстояния), затем происходит их поиск на следующих кадрах.

 

Главный недостаток корреляционного метода - его высокая ресурсоемкость, так как на первичный анализ поискового образца (выделение цветов, построение гистограммы, определение особых точек) требуется в десятки, а иногда в сотни раз больше вычислительных мощностей, чем требует метод, основанный на детекторе движения. Кроме того, корреляционный метод строит траектории только заданных для поиска объектов. Методы трекинга по двум или нескольким кадрам строят траектории всех движущихся объектов, предоставляя инструмент поиска траектории по объекту или объекта по его траектории. Корреляционный метод не применим для сцен с высокой интенсивностью движения.

 

Межкамерный трекинг

Первый способ

Предполагает установку синхронизированных видеокамер, наблюдающих за связанными областями. Объект просто переходит из поля зрения одной камеры в поле зрения другой, программа фиксирует этот переход и как бы "подхватывает" объект и выдает траекторию. Очень важно для точной отработки этого метода провести калибровку камер системы, подобрать оборудование со схожими характеристиками, ведь объект должен быть идентичен при переходе от одной сцены наблюдения к другой. Чем длиннее переход объекта, чем больше движущихся объектов в кадре, чем больше количество камер, между которыми он перемещается, тем выше вероятность ошибки в результатах межкамерного трекинга.

 

Второй способ

Основан на работе интерактивного поиска по приметам и не требует установки специального оборудования. Оператору необходимо обозначить существующие камеры на плане в программе, задать среднее время перехода от одной камеры к другой, выбрать из архива образец объекта, траекторию которого будет строить система, или создать его самостоятельно - задать пропорции, размер, указать цветовые характеристики. Программа выдаст все объекты, похожие на поисковый запрос, - оператору необходимо выбрать нужный. Далее осуществляется поиск данного образца на соседних камерах системы, программа анализирует план территории, определяет, когда выбранный объект мог достичь той или иной камеры, и выдает соответствующие результаты в виде набора треков - сгруппированных кадров объекта с одного IP-канала. Группировка изображений происходит на основании неразрывного движения объекта в поле зрения камеры. Оператор выбирает из представленных наборов результат, соответствующий искомому объекту, запускает дальнейший поиск. Таким образом, поиск происходит пошагово, и его можно продолжать до тех пор, пока объект не исчезнет из поля зрения всех камер системы или пока оператор не получит достаточные данные. Построение траектории можно остановить на любом этапе.

 

Этот способ требует гораздо больше времени оператора и гораздо больше внимания, но и точность полученных результатов очень высока. К преимуществам метода также можно отнести тот факт, что камеры в системе не должны быть связаны и строго откалиброваны - пошаговое построение траектории и алгоритмы поиска по приметам делают поиск независимым.

 

Перенос траектории с видео на план

Тема многокамерного видеоанализа очень интересна для разработчиков, потенциал для совершенствования технологий еще очень велик. Например, современные технологии межкамерного слежения позволяют отмечать на планах траектории переходов от одной камеры к другой, а также строить пути перемещения объектов на плане в рамках одной камеры - переносить перемещения объекта с видео на план.

 

В общем случае такой видеоанализ может проводиться не только для отслеживания перемещений, но и для построения на плане тепловых карт интенсивности движения, подсчета посетителей, контроля входа в зону и длительного пребывания в ней.


Задача переноса траектории с видео на план сложна по ряду причин.

1. Необходимость связать плоскости наблюдения камеры и плана - главная сложность.

2. Искажения. 

3. Привязка поля зрения камеры к области на плане.

4. Отделение объектов друг от друга. 


Александр Коробков, главный архитектор компании Macroscop

Опубликовано в "Системы безопасности"№3, 2014

Статьи Программное обеспечение

Что необходимо массовому NVR?

Что необходимо массовому NVR?

Программное обеспечение \\ 29.07.2015 14:16 \\ Macroscop \\ Комментарии()

За последние несколько лет популярность сетевых видеорегистраторов (NVR) существенно выросла. Конкуренция между готовыми программно-аппаратными комплексами NVR и решениями на основе программного обеспечения становится все острее.

Технологии подсчета посетителей в коммерческих интересах

Технологии подсчета посетителей в коммерческих интересах

Программное обеспечение \\ 23.06.2015 09:52 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Данные о трафике посетителей могут являться основанием для проведения маркетинговых мероприятий и оценки качества работы персонала, позволяют оптимизировать распределение ресурсов предприятия, а также полезны для оперативного принятия прочих управленческих решений.

Популярные методы обнаружения и распознавания лиц

Популярные методы обнаружения и распознавания лиц

Программное обеспечение \\ 27.05.2015 17:41 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Современные технологии видеоанализа решают сложнейшие задачи, предоставляя удобный инструмент для обнаружения в режиме реального времени и поиска в архиве необходимых объектов по различным критериям: от размера и области присутствия в кадре до примет человека или его лица. Чем выше степень оригинальности поискового критерия, тем более точные результаты выдает программа.

Эффект толпы, или детектирование скопления людей в городе

Эффект толпы, или детектирование скопления людей в городе

Программное обеспечение \\ 26.05.2015 10:16 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Модуль подсчета людей в скоплениях (детектор толпы) выступает важным инструментом обеспечения безопасности и порядка на улицах, площадях, вокзалах. Администратор системы видеонаблюдения задает пороговое значение, при превышении которого данное количество людей в данной области кадра будет считаться скоплением, а система - выдавать предупреждение.

Метод сжатия сигнала H.265 отражает новый этап в развитии IP-видеонаблюдения

Метод сжатия сигнала H.265 отражает новый этап в развитии IP-видеонаблюдения

Программное обеспечение \\ 14.03.2014 13:57 \\ Айрон-Рус \\ Комментарии()

Статья о новом алгоритме сжатия H.265. Кодек демонстрирует отличный прирост в 40% без потери качественных показателей.

Отраслевые решения MACROSCOP: теория и практика

Отраслевые решения MACROSCOP: теория и практика

Программное обеспечение \\ 14.12.2012 09:57 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Начиная с 2010 года, технологии MACROSCOP успешно применяются Сбербанком РФ, Агропромбанком, Московским ювелирным заводом, Лукойлом, Ростелекомом, LG-Electronics и сотнями других компаний России. Практика использования решений MACROSCOP для любой сферы и отрасли.

Как снизить затраты на серверы для системы IP-видеонаблюдения?

Как снизить затраты на серверы для системы IP-видеонаблюдения?

Программное обеспечение \\ 05.12.2012 11:11 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Одно из главных препятствий на пути использования систем IP-видеонаблюдения - высокая стоимость. Разработчики ПО для IP-камер MACROSCOP реализовали алгоритмы, которые позволяют обрабатывать в 4 раза больше данных, не наращивая вычислительной мощности.

USB универсальный хост контроллер – важный аппаратный компонент

USB универсальный хост контроллер – важный аппаратный компонент

Программное обеспечение \\ 21.05.2010 14:19 \\ Комментарии()

Для надёжной работы интерфейса USB требуется наличие специальной аппаратной программы. Стандартный usb хост контроллер драйвер – одна из таких программ

Виды вредоносных программ

Виды вредоносных программ

Программное обеспечение \\ 19.04.2010 16:35 \\ Комментарии()

Трудно найти современного человека, который бы не пользовался электронной почтой и другими Интернет-ресурсами, а значит, не подвергался бы угрозе атак вредоносных программ. Рассмотрим основные виды вредоносных программ.

Кратко о новых антивирусных программах и понятие «лёгкий антивирус»

Кратко о новых антивирусных программах и понятие «лёгкий антивирус»

Программное обеспечение \\ 14.04.2010 14:06 \\ Комментарии()

В условиях постоянной угрозы информационной безопасности, каждый пользователь должен располагать актуальной информацией о том, какие новые антивирусные программы были выпущены в последнее время, какими они обладают преимуществами. 

Книги

Системы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации

ISBN: 978-5-7695-6218-1
Год: 2010 (май)
Страниц: 512

 

 

Учебное пособие представляет собой 5-е издание, дополненное и переработанное. Книга незаменима при обучении специалистов по монтажу любых видов сигнализаций: пожарных, охранных и охранно-пожарных. Представлены также общие сведения об организации охраны на объекте.

Технические средства охраны

Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения

ISBN: 978-5-9912-0025-7
Год: 2008
Страниц: 496

 

Учебное пособие поможет при прохождении теоретических курсов специалистами в области охраны. Здесь есть всё об эксплуатации технических средств охраны. Это второе, дополненное издание, созданное на основе лекций.

Технические средства охраны

Системы контроля и управления доступом

Год: 2010
Страниц: 272

 

Книга адресована широкому кругу лиц, занятых в области службы безопасности на различного уровня объектах. Прилагается перечень нормативных материалов.

 

Технические средства охраны

вверх