CN115937267B - 一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法，涉及高空抛物监测技术领域，通过在楼栋的正面和侧面分别安装视频采集终端，利用视频采集终端所获得的画面，对其进行逐帧分析，判断视频画面中是否存在移动物体，并根据移动物体在视频画面中的变化，判断其是否具有风险性，若具有风险性，则对该移动物体的轨迹和源头进行追踪，并将追踪结果发送至管理中心，从而使得在产生高空抛物的时候，能够快速找到高空抛物的源头，进而对高空抛物行为起到威慑作用。

Description

一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法

技术领域

本发明涉及高空抛物监测技术领域，具体是一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法。

背景技术

高空抛物现象是一种极度不文明的行为，很容易带来社会危害；针对高空抛物现象，各个地区都出台了禁止高空抛物的法律法规，以保证人民群众的生命财产安全，但是还是存在着取证难等问题；

如何识别高空抛物，并在发生高空抛物行为时，快速确定高空抛物的源头，是我们需要解决的问题，为此，现提供一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法，包括以下步骤：

步骤S1：安装视频采集终端，并对所安装的视频采集终端的拍摄范围进行调整；

步骤S2：通过所安装的视频采集终端获取指定区域内的视频画面，并对所获得的视频画面进行处理；

步骤S3：对视频画面内的移动目标进行标记，获取移动目标的风险系数；

步骤S4：根据移动目标的风险系数对移动目标的移动轨迹进行追踪。

进一步的，视频采集终端的安装过程和对视频采集终端的拍摄视角进行调整的过程包括：

选择楼栋的一面，安装两个视频采集终端，获取两个视频采集终端的拍摄范围；

对两个视频采集终端的拍摄范围进行调整，使得两个视频采集终端的拍摄范围存在重叠区域，且使得重叠区域处于所选择的楼栋的指定高度区域；在指定高度区域内选择对应的矩形区域，并将该矩形区域标记为监测区域。

进一步的，对所获得的视频画面进行处理的过程包括：

建立时间轨，并将两个视频采集终端所拍摄的画面根据拍摄时间映射至时间轨内；

设置第一时间轴和第二时间轴，在时间轨内设置时间周期，利用第一时间轴和第二时间轴对视频画面进行截取；

提取所截取的视频画面的视频帧，并将视频帧按照时间顺序进行排序；

对所获得的视频帧进行灰度处理，并获取经过灰度处理后的视频帧的像素点；

建立二维坐标系，将所获得的视频帧映射在二维坐标系内，并获得视频帧在二维坐标系内各个位置的像素点；

根据所获得的两个二维坐标系内的视频帧，分析两个视频采集终端所获得的视频画面内是否存在移动物体。

进一步的，分析两个视频采集终端所获得的视频画面内是否存在移动物体的过程包括：

分别获取两个二维坐标系内的第一张视频帧和第二张视频帧，将第一张视频帧作为原始视频帧，将第二张视频帧作为对照视频帧；

将对照视频帧与原始视频帧中的像素点进行对比，并输出对比结果；

当一个视频采集终端的对照视频帧中的像素点与原始视频帧中的像素点存在不同时，则将对照视频帧中对应的像素点进行标记，并获取其对应的位置，记为第一对照位，并获得另外一个视频采集终端的对照视频帧与原始视频帧中的像素点是否存在不同，若不存在不同，则表示视频画面内不存在移动物体，若存在不同，则将对照视频帧中对应的像素点的位置进行标记，记为第二对照位；

根据第一对照位和第二对照位在二维坐标系内的坐标判断视频画面内是否存在移动物体，若存在移动物体，则获取移动物体的坐标。

进一步的，对视频画面内的移动物体的风险系数的获取过程包括：

选择移动物体的连续三个坐标，根据三个坐标获得移动物体的风险系数，

设置风险阈值，将所获得的移动物体的风险系数与风险阈值进行对比，判断移动物体是否具有风险性，若具有风险性，则生成轨迹追踪指令。

进一步的，对视频画面中的移动物体进行溯源的过程包括：

根据所接收到的轨迹追踪指令，获得的移动物体在两个视频采集终端对应二维坐标系内的坐标位置，获得移动物体在两个二维坐标系内的移动轨迹；

在安装在楼栋侧面的视频采集终端对应的二维坐标系中设置预警线；

将所获得的在该二维坐标系中的移动轨迹进行延长，直至与预警线交叉，并将交叉点的位置进行标记，并获取交叉点的坐标；

根据所获得的交叉点的坐标及所获得的视频画面生成抛物预警信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在楼栋的正面和侧面分别安装视频采集终端，利用视频采集终端所获得的画面，对其进行逐帧分析，判断视频画面中是否存在移动物体，并根据移动物体在视频画面中的变化，判断其是否具有风险性，若具有风险性，则对该移动物体的轨迹和源头进行追踪，并将追踪结果发送至管理中心，从而使得在产生高空抛物的时候，能够快速找到高空抛物的源头，进而对高空抛物行为起到威慑作用。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法，包括以下步骤：

步骤S1：安装视频采集终端，并对所安装的视频采集终端的拍摄范围进行调整；

步骤S2：通过所安装的视频采集终端获取指定区域内的视频画面，并对所获得的视频画面进行处理；

步骤S3：对视频画面内的移动目标进行标记，获取移动目标的风险系数；

步骤S4：根据移动目标的风险系数对移动目标的移动轨迹进行追踪。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，视频采集终端的安装过程和对视频采集终端的拍摄视角进行调整的过程包括：

选择楼栋的一面，安装两个视频采集终端，获取两个视频采集终端的拍摄范围；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，两个视频采集终端一个安装在楼栋正面，一个安装在侧面；

对两个视频采集终端的拍摄范围进行调整，使得两个视频采集终端的拍摄范围存在重叠区域，且使得重叠区域处于所选择的楼栋的指定高度区域；

在指定高度区域内选择对应的矩形区域，并将该矩形区域标记为监测区域；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，监测区域的宽度大于所选择的楼栋的一面的宽度。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，视频采集终端安装完成后，实时获取监测区域内的视频画面，并对所获得的视频画面进行处理，具体处理过程包括：

建立时间轨，并将两个视频采集终端所拍摄的画面根据拍摄时间映射至时间轨内；

设置第一时间轴和第二时间轴；

在时间轨内设置时间周期，利用第一时间轴和第二时间轴对视频画面进行截取，即

将第一时间轴与初始时刻进行对应，第二时间轴与当前时刻对应；

当第二时间轴与第一时间轴之间的间隔时长达到所设置的时间周期时，则将时间轨内处于第一时间轴和第二时间轴内的视频画面进行截取，同时将第一时间轴与第二时间轴的所在时间进行对应，作为初始时刻，以此类推；

提取所截取的视频画面的视频帧，并将视频帧按照时间顺序进行排序；

对所获得的视频帧进行灰度处理，并获取经过灰度处理后的视频帧的像素点；

建立二维坐标系；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，二维坐标系设置在监测区域内；

将所获得的视频帧映射在二维坐标系内，并获得视频帧在二维坐标系内各个位置的像素点；

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，两个视频采集终端分别对应一个二维坐标系；

根据所获得的两个二维坐标系内的视频帧，分析两个视频采集终端所获得的视频画面内是否存在移动物体；

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，分析两个视频采集终端所获得的视频画面内是否存在移动物体的过程包括：

分别获取两个二维坐标系内的第一张视频帧和第二张视频帧，将第一张视频帧作为原始视频帧，将第二张视频帧作为对照视频帧；

将对照视频帧与原始视频帧中的像素点进行对比，并输出对比结果；

当一个视频采集终端的对照视频帧中的像素点与原始视频帧中的像素点存在不同时，则将对照视频帧中对应的像素点进行标记，并获取其对应的位置，记为第一对照位，并获得另外一个视频采集终端的对照视频帧与原始视频帧中的像素点是否存在不同，若不存在不同，则表示视频画面内不存在移动物体，若存在不同，则将对照视频帧中对应的像素点的位置进行标记，记为第二对照位；

分别将第一对照位和第二对照位在二维坐标系内的坐标分别记为（X1，Y1）和（X2，Y2）；

若Y1≠Y2，则表示视频画面内不存在移动物体，反之若Y1=Y2，则表示视频画面内存在移动物体；

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，当存在多个对照位时，则将两个视频采集终端对应的视频帧内的每个对照位的坐标进行匹配，判断是否存在移动物体，并将移动物体的坐标进行标记，即第一对照位和第二对照位的所在位置；

将下一个视频帧作为对照视频帧，获得对照视频帧和原始视频帧内移动物体的坐标，以此类推，获得至少三组移动物体的坐标。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，对视频画面内的移动物体的风险系数的获取过程包括：

对所获得的移动物体的坐标分别进行标号，记为i，其中i=1，2，……，n，n为整数，且n≥3；

将移动物体的每个坐标记为（A_i，B_i）；

令i=1，2，3，选择连续的三个坐标分别记为（A1，B1）、（A2、B2）、（A3、B3）；

则获得移动物体的风险系数，并将移动物体的风险系数记为FX；

其中；

其中T为两个连续视频帧的间隔周期，H为监测区域距离地面的高度；

设置风险阈值F0；

则当FX＜F0时，则表示该移动物体不具有风险性，当FX≥F0时，则表示该物体具有风险性，并生成轨迹追踪指令。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，当生成轨迹追踪指令，则根据所生成的轨迹追踪指令对视频画面中的移动物体进行溯源，具体过程包括：

根据所接收到的轨迹追踪指令，获得的移动物体在两个视频采集终端对应二维坐标系内的坐标位置，获得移动物体在两个二维坐标系内的移动轨迹；

在安装在楼栋侧面的视频采集终端对应的二维坐标系中设置预警线；

将所获得的在该二维坐标系中的移动轨迹进行延长，直至与预警线交叉，并将交叉点的位置进行标记，并获取交叉点的坐标；

根据所获得的交叉点的坐标及所获得的视频画面生成抛物预警信息，并将抛物预警信息发送至管理中心，并对抛物预警信息进行备份；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，抛物预警信息包括视频画面、视频画面的获取时间、视频画面的获取位置以及交叉点的坐标位置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (1)

1.一种基于多帧视频的目标轨迹追踪方法，其特征在于，由以下步骤组成：

步骤S1：安装视频采集终端，并对所安装的视频采集终端的拍摄范围进行调整；

步骤S2：通过所安装的视频采集终端获取指定区域内的视频画面，并对所获得的视频画面进行处理；

步骤S3：对视频画面内的移动目标进行标记，获取移动目标的风险系数；

步骤S4：根据移动目标的风险系数对移动目标的移动轨迹进行追踪；

视频采集终端的安装过程和对视频采集终端的拍摄视角进行调整的过程包括：安装两个视频采集终端，获取两个视频采集终端的拍摄范围；两个视频采集终端一个安装在楼栋正面，一个安装在楼栋侧面；

对两个视频采集终端的拍摄范围进行调整，使得两个视频采集终端的拍摄范围存在重叠区域，且使得重叠区域处于所选择的楼栋的指定高度区域；在指定高度区域内选择对应的矩形区域，并将该矩形区域标记为监测区域；

对所获得的视频画面进行处理的过程包括：建立时间轨，并将两个视频采集终端所拍摄的画面根据拍摄时间映射至时间轨内；

设置第一时间轴和第二时间轴，在时间轨内设置时间周期，利用第一时间轴和第二时间轴对视频画面进行截取；

提取所截取的视频画面的视频帧，并将视频帧按照时间顺序进行排序；

对所获得的视频帧进行灰度处理，并获取经过灰度处理后的视频帧的像素点；

建立二维坐标系，将所获得的视频帧映射在二维坐标系内，并获得视频帧在二维坐标系内各个位置的像素点；

根据所获得的两个不同二维坐标系内的视频帧，分析两个视频采集终端所获得的视频画面内是否存在移动物体；

分析两个视频采集终端所获得的视频画面内是否存在移动物体的过程包括：分别获取两个二维坐标系内的第一张视频帧和第二张视频帧，将第一张视频帧作为原始视频帧，将第二张视频帧作为对照视频帧；

将对照视频帧与原始视频帧中的像素点进行对比，并输出对比结果；

当一个视频采集终端的对照视频帧中的像素点与原始视频帧中的像素点存在不同时，则将对照视频帧中对应的像素点进行标记，并获取其对应的位置，记为第一对照位，并获得另外一个视频采集终端的对照视频帧与原始视频帧中的像素点是否存在不同，若不存在不同，则表示视频画面内不存在移动物体，若存在不同，则将对照视频帧中对应的像素点的位置进行标记，记为第二对照位；

根据第一对照位和第二对照位在二维坐标系内的坐标判断视频画面内是否存在移动物体，若存在移动物体，则获取移动物体的坐标；

对视频画面内的移动物体的风险系数的获取过程包括：选择移动物体的连续三个坐标，根据三个坐标获得移动物体的风险系数，设置风险阈值，将所获得的移动物体的风险系数与风险阈值进行对比，判断移动物体是否具有风险性，若具有风险性，则生成轨迹追踪指令；

对视频画面内的移动物体的风险系数的获取过程具体包括：对所获得的移动物体的坐标分别进行标号，记为i，其中i＝1，2，……，n，n为整数，且n≥3；

将移动物体的每个坐标记为(Ai，Bi)；

令i＝1，2，3，选择连续的三个坐标分别记为(A1，B1)、(A2、B2)、(A3、B3)；

则获得移动物体的风险系数，并将移动物体的风险系数记为FX；

公式为：

其中T为两个连续视频帧的间隔周期，H为监测区域距离地面的高度；

设置风险阈值F0；

则当FX＜F0时，则表示该移动物体不具有风险性，当FX≥F0时，则表示该物体具有风险性，并生成轨迹追踪指令；

对视频画面中的移动物体进行溯源的过程包括：根据所接收到的轨迹追踪指令，获得的移动物体在两个视频采集终端对应二维坐标系内的坐标位置，获得移动物体在两个二维坐标系内的移动轨迹；

在安装在楼栋侧面的视频采集终端对应的二维坐标系中设置预警线；

将所获得的在该二维坐标系中的移动轨迹进行延长，直至与预警线交叉，并将交叉点的位置进行标记，并获取交叉点的坐标；

根据所获得的交叉点的坐标及所获得的视频画面生成抛物预警信息。