运动目标实时视频监控系统的设计与实现

论文摘要

随着我军向信息化部队的转型,实时视频监控系统在军事上的应用越来越受到重视。但是已建成的多数系统没能达到预想的效益,有的甚至成为部队的一块“鸡肋”。对其失败原因分析得知,监控系统之所以没能够很好的发挥作用,不能如最初设想把人从重复的简单劳动中解放出来,最根本的原因在于系统的技术水平不够,智能化程度低,只能简单地传输、记录前端图像,而不能对运动目标进行合理的检测分割,不能判断其威胁程度,也就不能作出合理、及时的反应。这种设计缺陷造成系统误警或漏警,造成很大的浪费。对系统的不信任,使花费大量资金的系统几乎处于闲置状态。视频监控模块是监控系统的核心模块,本文从当前较为流行的Direct3D技术出发,针对监控系统的“瓶颈”问题,详细分析静止背景下运动目标的检测方法和基于小波分析的数据压缩技术,研究解决问题的思路。关于Direct3D,主要介绍了Direct3D的结构与对象,阐述了基于Direct3D过滤器组件和API函数的应用程序开发,总结了其在实时视频监控系统中的应用优势。在目标检测技术研究中,对运动目标的检测方法进行了综述,分析了不同算法的优劣。重点对摄像机静止情况下的背景差方法的理论与实现进行了深入研究,从实际应用出发,对影响运动目标检测效果的因素进行了分析讨论,提出了改进的方法,提出了一个综合图像序列差法和背景差方法的混合检测方法,比较了几种检测方法的优劣。数据压缩是视频监控系统的必备技术之一,本文从压缩技术的发展情况出发,着眼于图像重建的度量标准,提出了在数据压缩模块中使用基于小波分析的数据压缩方法的解决思路。分析了几种小波变换的小波基选择及其提升技术,重点研究了嵌入式零树小波编码算法,实验比较了不同压缩方法的性能,论文采用了基于运动补偿的三维小波变换编码对视频进行压缩编码。本文以后方综合军械仓库为对象,提出了实时视频监控系统一个总体实现框架,对视频监控模块的具体实现进行了深入分析,并对该系统进行了开发,验证了本文方法的正确性与实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字视频监控系统概述
• 1.1.1 视频监控系统的现状及发展趋势
• 1.1.2 数字视频监控系统
• 1.2 军事需求及问题分析
• 1.2.1 数字视频监控的军事需求
• 1.2.2 前期视频监控系统的问题分析
• 1.3 本文的工作和组织
• 1.3.1 本文的主要工作
• 1.3.2 监控系统整体功能
• 1.3.3 监控系统总体设计原则
• 1.3.4 系统实现技术需求分析
• 1.3.5 论文组织
• 第二章 Direct3D技术介绍
• 2.1 Direct3D概述
• 2.1.1 Direct3D硬件抽象层
• 2.1.2 Direct3D立即模式的体系结构与对象
• 2.1.3 DirectShow
• 2.1.4 3D API
• 2.2 Direct3D的开发
• 2.2.1 创建程序框架
• 2.2.2 Direct3D初始化
• 2.2.3 处理消息循环和渲染图形
• 2.2.4 结束程序
• 2.3 小结
• 第三章 静止背景下运动目标的检测
• 3.1 运动目标检测技术
• 3.1.1 目标的运动模式
• 3.1.2 运动目标检测与分割
• 3.2 静止背景运动目标检测算法
• 3.2.1 图像序列差分法
• 3.2.2 背景差方法
• 3.2.3 混合检测系统架构
• 3.3 小结
• 第四章 基于小波变换的视频数据压缩
• 4.1 数据压缩编码的理论基础
• 4.1.1 数据压缩的必要性和可能性
• 4.1.2 压缩编码的理论基础
• 4.1.3 压缩编码系统的基本构成
• 4.1.4 重建图像质量的度量标准
• 4.1.5 图像压缩编码的分类及发展
• 4.2 小波变换编码
• 4.2.1 小波变换
• 4.2.2 快速小波变换算法
• 4.2.3 提升小波技术
• 4.2.4 小波变换图像编码的步骤
• 4.3 嵌入式零树小波编码及其改进
• 4.3.1 嵌入式零树小波编码算法
• 4.3.2 EZW编码算法的改进
• 4.4 基于三维小波变换的视频编码
• 4.4.1 基于小波变换的视频压缩算法的分类
• 4.4.2 基于块匹配的运动估计算法
• 4.4.3 不同编码算法的实验比较
• 4.5 小结
• 第五章 系统的设计与实现
• 5.1 视频监控系统整体模块分析
• 5.2 视频监控和报警模块的设计
• 5.2.1 智能监控流程
• 5.2.2 视频系统模块设计
• 5.2.3 报警
• 5.3 视频系统模块的实现
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果