图像跟踪识别技术在煤炭运量视频管理系统中的研究
2015-01-14金世佳
摘要：设计一套安装于煤场入口的视频监控跟踪识别系统，对进出场区的车辆进行监控。介绍视频监控跟踪识别系统的结构组成与工作原理，阐述系统各部分的功能，分析系统的各种优势，为该系统应用于煤场管理提供参考。
关键词：视频监控系统；目标跟踪；图像识别
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）10-0025-03
煤炭资源是一种宝贵的不可再生资源，其在国家经济发展中起着非常重要的作用。在当今市场机制条件下，需要对煤炭资源的开采与利用进行有效监控，以实现对煤炭资源的最大限度的保护。在煤场入口处设计并安装一套视频监控跟踪识别系统，对进入场区的车辆进行监控，从而对运煤车辆进行放行判断。
1 视频监控跟踪识别系统的组成与工作原理
视频监控跟踪识别系统可对场区的车辆在入口处进行跟踪识别、图像采集、监控与管理。系统由车体感应器（一般为感应线圈，本系统采用地磁传感器）、彩色摄像机（一般为CCD摄像机）、图像采集卡、视频卡、PC机及跟踪识别系统的软件组成。系统大体上可以分为图像采集模块、运动目标跟踪模块、车牌识别模块、地磁感应模块、云台控制模块五大部分。其中，图像采集模块和地磁感应模块属于硬件范畴，而目标跟踪模块、车牌识别模块及云台控制模块属于软件范畴。
系统的工作流程如图1所示。当汽车到达入口附近（一般距离入口5～8 m）经过车体位置传感器的敏感区域时，车体位置传感器发出一个信号给上位机；为了获得符合要求的图像，目标跟踪模块将被启动，其目的是捕获符合要求的图像。通过CCD摄取的图像，经解码器、RS232-485转换器、视频卡后输给计算机，与定义的跟踪目标进行比对，符合要求则采集该图像，然后将采集到的图像送入车牌识别模块进行识别，最后做出放行与否的判断；并将识别后的包括车牌的部分汽车图像存入系统数据库中，供后续管理之用。在对车牌的身份识别过程中，将车牌号、车型与数据库中存入的信息进行对比，只有这3个部分的信息全部吻合，才认为是合法的车辆，系统将启动门禁开关进行放行。对于不合法的车辆，系统则给出报警信号，禁止放行，由工作人员进行校对，查明具体原因；问题解决后，工作人员将异常原因进行记录，然后决定是否放行。
2 视频监控跟踪识别系统的功能
整个煤场的视频监控跟踪识别系统的主要功能是对进入场区的车辆进行监控。系统采用云台、摄像头、目标跟踪技术、车牌识别技术相结合的方式，对车辆的身份进行识别。当地磁传感器感应到车辆到来时，会给上位机一个信号，由上位机启动云台和摄像头开始工作。系统不断地查询图像的结果，在此过程中，图像的跟踪与识别是同时进行的。由于车牌的位置没有统一要求或有障碍物遮拦，云台要不断地运动去跟踪捕捉含有车牌的汽车图像，然后再进行合法性识别。
为了使车辆自动跟踪识别技术更好地在实际系统中得到应用，实现车辆的智能跟踪识别和路障的自动控制，最终实现煤场车辆管理和识别的安全智能化，将视频监控跟踪识别系统的总体结构设计为车辆到达感应部分、图像采集部分、云台控制部分、上位机、车牌识别部分（见图2）。1） 车辆到达感应部分。地磁传感器安装在距离入口5～8 m处，在感应到车辆到达的信息后，向上位机发送车辆到达信息，使上位机发送控制信号给摄像头进行图像采集。2） 图像采集部分。对进入监控区域的车辆进行拍照，并将拍摄完毕的照片传送至上位机，为后面的车牌号码识别做准备。一般要求摄像头连续抓拍3～4张，以防有不清晰无效照片，提高识别效率，加快系统对图像识别的速度。3） 云台控制部分。系统最终需要的是含有车牌的汽车图像，由于车牌位置的主观性及障碍物的遮拦，需要使云台不断地运动（俯仰、左右摇摆等），以获取系统需要的图像。4） 上位机。存储并管理所有的车辆信息（包括车牌号、车主、车辆型号、特征、车辆进入时间、车辆空载的质量、车辆照片等）。上位机不停地查询地磁传感器的状态，一旦被触发，系统将会把指令信息传送给摄像头和云台，进行图像的采集、跟踪与识别，判断该车辆是否合法，合法则启动路障放行，非法则给出报警信号。
3 视频监控跟踪识别系统的优势
视频监控跟踪识别系统基本摆脱了人为操作，能够弥补人为操作的许多不足，提高了进入煤场车辆识别的速度及准确性，改善了以往与现代化管理不相称的管理模式，基本实现了场区车辆管理的自动化、科学化、规范化和智能化。
一是提高使用效率，降低劳动强度。在不影响汽车状态的情况下，计算机自动完成图像的识别与跟踪。由于减少了人工的参与，从而最大限度减少了人员开支费用以及由于人为失误或舞弊造成的损失，节省了人力、物力，大大提高了整个系统的经济性、安全性和使用效率。二是提高识别准确度。系统采用了车辆自动识别技术，在充分分析车辆识别技术中的射频识别、条形码识别、车牌识别等方法的优缺点的基础上，根据实际情况选用了车牌识别方法。采用云台对车辆进行动态跟踪以及摄像头连续抓拍，能捕捉到更清晰的图片，缩短了查询时间，提高了识别的准确度。三是降低整个系统的成本。在车辆验证过程中采用了车牌自动识别方法，通过软件编程即可实现，与传统的车牌识别方法（射频识别、条形码识别）相比，不需购买任何配套的硬件设施，简化了系统，降低了系统的成本，同时提高了系统的技术含量，大大降低了人为弄虚作假的概率。四是提高门禁系统自动化程度。传统路障设施的操作由人工控制，自动化程度低，工作人员很可能放行非法车辆，造成能源的丢失。采用该系统后，实现了自动化，不需要人为的参与。五是具有可扩充性。系统设计中考虑到科学技术的发展和新技术应用的需要，保留与其他自动化系统或计算机连接的接口，具有更新、扩充和升级的可能，可以根据该项目的实际要求扩展系统功能。六是具有先进性与适用性。系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用简便易行，容易掌握，适合中国国情和煤场项目的特点。
4 结语
视频监控跟踪识别系统将目标跟踪和车牌识别技术进行融合，避免了摄像头从单一角度对目标进行监控，通过云台的旋转从不同的角度对目标图像进行扫描，获取更加清晰的图像，提高系统识别的准确性及快速性。另外，该系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置能给用户提供舒适、安全、方便、快捷的服务。
参考文献
[1] 杨建全，梁华，王成友.视频监控技术的发展与现状[J].现代电子技术，2006，21（3）：84-87.
[2] 王晨.智能视频监控设计[D].南京：南京理工大学，2007.
[3] 陈轶博.智能视频监控的设计与实现[D].大连：大连海事大学，2008.
[4] 欧扬，刘元祥.智能视频监控系统中运动检测技术的研究[J].工矿自动化，2006（6）：5-16.
[5] 范金刚.智能视频监控系统若干关键技术的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2006.
[6] KASS M，WITKIN A，TERZOPOULOS K.SNAKES.Active contour models[J].InternaJournal of Computer Vision，2003（4）：321-331.
[7] LEDUC J.P.Spatio-temporal wavelet transforms for motion tracking[J].Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，
2003，8（3）：275-282.
[8] 金世佳.图像跟踪识别技术在煤炭运量视频管理系统中的应用研究[D].沈阳：东北大学，2010.
Abstract： To design a video surveillance tracking and identification system setting in coal mill entrance， will monitor the trucks entering and exiting. To introduce the structure and operating principle of the video surveillance tracking and identification system， expounds the functions of each part in the system， to analyze various advantage of the system， will provide a reference for the application of the system using in coal mills.
Key words： video surveillance system； target tracking； image identification
4 结语
视频监控跟踪识别系统将目标跟踪和车牌识别技术进行融合，避免了摄像头从单一角度对目标进行监控，通过云台的旋转从不同的角度对目标图像进行扫描，获取更加清晰的图像，提高系统识别的准确性及快速性。另外，该系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置能给用户提供舒适、安全、方便、快捷的服务。
参考文献
[1] 杨建全，梁华，王成友.视频监控技术的发展与现状[J].现代电子技术，2006，21（3）：84-87.
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[4] 欧扬，刘元祥.智能视频监控系统中运动检测技术的研究[J].工矿自动化，2006（6）：5-16.
[5] 范金刚.智能视频监控系统若干关键技术的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2006.
[6] KASS M，WITKIN A，TERZOPOULOS K.SNAKES.Active contour models[J].InternaJournal of Computer Vision，2003（4）：321-331.
[7] LEDUC J.P.Spatio-temporal wavelet transforms for motion tracking[J].Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，
2003，8（3）：275-282.
[8] 金世佳.图像跟踪识别技术在煤炭运量视频管理系统中的应用研究[D].沈阳：东北大学，2010.
Abstract： To design a video surveillance tracking and identification system setting in coal mill entrance， will monitor the trucks entering and exiting. To introduce the structure and operating principle of the video surveillance tracking and identification system， expounds the functions of each part in the system， to analyze various advantage of the system， will provide a reference for the application of the system using in coal mills.
Key words： video surveillance system； target tracking； image identification
4 结语
视频监控跟踪识别系统将目标跟踪和车牌识别技术进行融合，避免了摄像头从单一角度对目标进行监控，通过云台的旋转从不同的角度对目标图像进行扫描，获取更加清晰的图像，提高系统识别的准确性及快速性。另外，该系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置能给用户提供舒适、安全、方便、快捷的服务。
参考文献
[1] 杨建全，梁华，王成友.视频监控技术的发展与现状[J].现代电子技术，2006，21（3）：84-87.
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[3] 陈轶博.智能视频监控的设计与实现[D].大连：大连海事大学，2008.
[4] 欧扬，刘元祥.智能视频监控系统中运动检测技术的研究[J].工矿自动化，2006（6）：5-16.
[5] 范金刚.智能视频监控系统若干关键技术的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2006.
[6] KASS M，WITKIN A，TERZOPOULOS K.SNAKES.Active contour models[J].InternaJournal of Computer Vision，2003（4）：321-331.
[7] LEDUC J.P.Spatio-temporal wavelet transforms for motion tracking[J].Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，
2003，8（3）：275-282.
[8] 金世佳.图像跟踪识别技术在煤炭运量视频管理系统中的应用研究[D].沈阳：东北大学，2010.
Abstract： To design a video surveillance tracking and identification system setting in coal mill entrance， will monitor the trucks entering and exiting. To introduce the structure and operating principle of the video surveillance tracking and identification system， expounds the functions of each part in the system， to analyze various advantage of the system， will provide a reference for the application of the system using in coal mills.
Key words： video surveillance system； target tracking； image identification
