公共安全涉及国计民生。对于灾害天气、交通事故等自然或人为重大事件，如何及时发现，迅速应急反应、乃致防忠于未然，动态高危区域DBA监测分析系统提供了技术手段。论文源自《船舶实时视频图像监测识别系统关键技术研究及应用》、《基于视觉传感的高速公路灾害天气及应急预警决策辅助综合系统》、《交通灾害气象视频传感关键技术研究及预警综合系统》等十余项国家、省部级项目，其研究具有重要理论意义和实际应用价值。　　 论文在分析关于DBA国内外研究现况的基础上，描述了DBA视频监测系统的总体架构，及视频监测算法模块的构成；解析了关键算法模块的难点与遇到的问题，进而提出了相关模块算法或优化方案，并予技术实现，DBA视频监测分析系统在崇启大桥、炸药库和住宅小区实际应用。　　 算法研究主要包括基于分道线角点的路况PTZ摄像机自标定、复杂或参考信息匮乏场景下基于虚拟三维模型的交互标定、基于对数图像处理理论的视频去雨、基于视频处理和雨滴谱理论的降雨量估计、自动尺度选择理论及局部不变特征检测与描述、基于局部不变特征的目标跟踪等。　　 针对路况PTZ摄像机标定，论文建立了一个全新的摄像机成像模型，推导了模型中五个未知参数的求解方法，提出了自动标定模板构建算法，以自适应云台变动，定位摄像机位置，求取路面任意目标相对于摄像机的坐标；针对复杂或参考信息匮乏场景，论文创新地提出了一种基于虚拟三维网格的标定方法，适用于道路拐角或非道路场景的标定，同时给出了基于三正交方向灭点的参数初始化方法。　　 针对降雨等天气状况对监控图像质量的影响，论文对视频中雨滴可见性进行研究，提出了通过合理设定摄像参数减弱雨滴对视频图像的干扰，为监控视频图像增强提供了新途径；针对实时视频图像，论文在LIP框架下利用灰色调约束进行雨滴检测，不同于以往算法利用亮度图像操作，该算法能够更好的区分雨滴和背景；论文构建了雨滴倾斜方向的概率密度函数并利用Mean-shift方法求取其极值所在，通过方向约束去除噪声斑点；针对去雨后马赛克问题，论文提出采用加权重构法消除雨迹。　　 针对图像处理和大气科学技术相结合求取降雨量，论文计算了每个聚焦雨滴的尺寸构建雨滴谱(RSD)，借Gamma雨滴谱分布模型拟合推导降雨量；针对散/聚焦雨滴无法区分的问题，论文提出基于色彩张量的分类方法，对散/聚焦雨滴成像模型和光度模型的研究发现，平均色彩张量响应以及平均亮度差异值能够为散/聚焦雨滴区分提供有效根据。实验表明，该方法测量结果与雨量计测量数据基本一致。　　 针对监控目标多自由度跟踪问题，论文在自动特征尺度提取理论的基础上介绍了局部不变特征检测与描述方法，在此基础上，设计了基于局部不变特征点构建多参数动态模板数据集、以改进的KBT算法预测目标位置、以局部不变特征点集的跟踪更新估计目标状态变化的跟踪方案，实现了动、静摄像场景下的目标跟踪。所提算法能准确获得目标位置、尺度和方向多个自由度的状态信息，遮挡时也能正确估计目标状态。多种场景下开展的实验验证了算法有效性。　　 论文的创新或特点在于：　　 ●提出基于5参数的PTZ路况摄像机自标定模型算法，自动进行像/物平面坐标系转换适于遥控云台使用；　　 ●提出基于虚拟三维模型的标定方法，解决了道路拐角、山坡草地等场景时，缺乏参考基准的标定；　　 ●给出对数图像处理框架下雨滴检测方法，相对于亮度运算，更大程度区分雨滴和背景；提出视频降雨量估计算法，以及基于色彩张量解决散/聚焦雨滴区分的解决方案；　　 ●提出基于局部不变特征点数据集的跟踪算法，可跟踪目标多自由度信息，解决遮挡时目标中心定位问题。