基于ARM嵌入式平台的多摄像机行人检测与跟踪

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无线多媒体传感器网络在环境监测和灾难救援领域具有巨大的应用前景,根据多媒体传感器网络的实际需求,本文针对全向感知节点及行人目标检测跟踪算法开展研究。基于ARM嵌入式平台设计WMSN全向感知节点,采用六路广角摄像头同轴放置构成全向监控系统,研究和实现多路信息采集和行人检测、目标的连续跟踪,具有较强的科学意义和应用价值。
  为满足嵌入式平台行人检测算法实时性,本文通过对行人检测基本框架的分析,针对传统的基于滑动窗口的实现方法实时性差的问题,提出了基于前景检测的建议窗口策略。由于摄像机静止放置,本文首先通过Vibe算法进行运动目标检测,在此基础上提取Hog特征并通过训练的SVM分类器实现行人识别,Vibe算法计算量小且可以给出完整目标区域,大大减少了建议窗口数量,在保证算法准确性的前提下有效提高了检测算法实时性。
  为了实现视野范围内的持续跟踪,需要稳定的单摄像机下目标跟踪算法。与一般目标检测算法相比,跟踪算法的一个显著区别在于被跟踪的目标拥有时空上下文。时空上下文信息的充分利用可以有效提高跟踪算法鲁棒性,因此本文提出了一种长期目标跟踪算法。基于时空上下文信息实现目标跟踪过程中的长遮挡判定,通过遮挡判定模块将STC跟踪器与在线训练的级联检测器相结合,实现长期遮挡后的目标再识别与继续跟踪。通过实验,本文提出的长期跟踪算法在实时性和鲁棒性方面有较好的综合表现。
  为实现全向感知,本文采用多路摄像头构成全向视野。由于涉及重叠视域多摄像机目标交接问题,本文针对多摄像机目标交接存在的视角、亮度和广角相机引入的畸变问题,提出了一种结合视野分界线和目标匹配方法,以实现准确的目标交接。采用有视域重叠的广角摄像机间视野分界线生成方法生成视野分界线,对目标交接时机进行判断,可以并对目标可能出现区域进行粗略估计,进而通过基于颜色属性特征和空间颜色特征匹配级联的方式实现目标匹配,通过不同精度不同实时性的目标匹配算法级联以实现高效目标交接。
  最后,本文构建了软硬件系统,采用PCIE视频采集卡和i.MX6Q处理器搭建高性能硬件平台,并进行了算法的嵌入式平台移植。由于嵌入式平台计算能力受限,本文结合软硬件环境进行算法实时性优化,结合全向感知节点原型系统开展了算法验证和实验分析。
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