1247 kỹ thuật xử lý vùng quan sát và phát triển bất thường của các đối tượng trong hệ thống camera giám sát luận văn tốt nghiệp

VIỆNHÀNLÂMKHOAHỌC VÀCÔNGNGHỆVIỆTNAM HỌCVIỆNKHOAHỌCVÀ CÔNG NGHỆ NGÔĐỨCVĨNH KỸ THUẬT XỬ LÝ VÙNG QUAN SÁT VÀ PHÁT HIỆNBẤTTHƯỜNGCỦA CÁCĐỐITƯỢNGTRONG HỆTHỐNGCAMERAGIÁMSÁT LUẬNÁNTIẾNSĨ TOÁNHỌC HÀNỘI – 2016 VIỆNHÀNLÂMKHOAHỌC VÀCÔNGNGHỆVIỆTNAM HỌCVIỆNKHOAHỌCVÀ CÔNG NGHỆ NGÔĐỨCVĨNH KỸ THUẬT XỬ LÝ VÙNG QUAN SÁT VÀ PHÁTHIỆNBẤT THƯỜNGCỦA CÁC ĐỐI TƯỢNGTRONG HỆ THỐNG CAMERAGIÁM SÁT LUẬNÁNTIẾNSĨ TỐNHỌC Chunngành: CơsởTốn họcchoTinhọc Mã số: 62.46.01.10 Ngườihướng dẫnkhoa học: PGS.TS.ĐỗNăng Toàn Hà Nội–2 LỜICAMĐOAN Tôixincamđoanvềnộidungtrongbảnluậnántiếnsĩvớitênđềtài“Kỹthuật xử lý vùng quan sát phát bất thường đối tượng tronghệthốngcameragiámsát”làkhơngsaochépnộidungcơbảntừcácluậnánhaycơng trìnhkhác,màlàcơngtrìnhnghiêncứuthựcsựcủabảnthânnghiêncứusinh,đượcthựchi ệntrêncơsởnghiêncứulýthuyết,kiếnthứckinhđiển,nghiêncứukhảosáttìnhhìnhthựctiễnvàdướisự hướngdẫnkhoahọccủaPGS.TS.ĐỗNăngTồn Các kỹ thuật kết luận án trung thực, đưa xuấtphát từ yêu cầu ứng dụng, chưa công bố hìnhthứcnàotrướckhi trình,bảovệvàcơngnhậnbởi“Hội đồngđánhgiáluậnánTiếnsĩ” Tácgiảluậnán NgơĐứcVĩnh LỜI CẢMƠN Luận án thực Viện Công nghệ thơng tin, Học viện KhoahọcvàCơngnghệViệnHànlâmKhoahọcvàCơngnghệViệtNam,dướisựhướngdẫncủaPGS.TS.ĐỗNăng Tồn–ViệnCơngnghệthơngtinĐHQuốcGiaHàNội TơixinbàytỏlịngbiếtơnsâusắcđếnPGS.TS.ĐỗNăngTồn,Thầyđãcónhữngđị nhhướngqbáugiúptơithànhcơngtrongcơngviệcnghiêncứucủa Thầy động viên chỉbảochotơivượtquanhữngkhókhănvàcho tơi nhiều kiến thức q báu nghiên cứu khoa học Nhờ bảo củaThầy,tơimớicó thểhồnthànhluậnán Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ thuộc Viện Cơng nghệ thơngtin,cácanhchịemcánbộtrongphịngCơngnghệThựctạiảođãtạomọiđiềukiệnthu ậnlợivàđónggópýkiếnchotơitrongqtrìnhlàmnghiêncứusinh Đặc biệt tơi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Công nghệ thông tin,Học viện Khoa học Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệViệtNam,ViệnCơngnghệthơngtin–Đ H QuốcgiaHàNội,TrườngĐạihọcCơng nghiệpHàNộiđãtạođiềukiệnthuậnlợivàhỗtrợtơitrongqtrìnhhọc tập làmluậnán Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, tạochotơiđiểmtựa vữngchắc đểcóđượckếtquảnhưhơmnay MỤCLỤC LỜICAMĐOAN LỜICẢMƠN MỤCLỤC DANHMỤCCÁC KÝHIỆU,CÁC TỪVIẾTTẮT DANHMỤCCÁCBẢNG .9 DANHMỤCCÁC HÌNHVẼ, ĐỒTHỊ 10 MỞĐẦU 12 CHƯƠNG1:TỔNGQ U A N V Ề C H U Y Ể N T I Ế P V À P H Á T H I Ệ N B Ấ T THƯỜNGTRONGCÁCHỆTHỐNGCAMERAGIÁMSÁT .201.1 H ệ thốngcameragiámsáttựđộng 20 1.1.1 Giớithiệu 20 1.1.2 Cácvấnđềcơbảntronghệthống camera giámsát tựđộng 23 1.2 Chuyển tiếp cameravàpháthiệnbấtthường 27 1.2.1 Theovết đốitượngvới vớinhiều camera 27 1.2.2 Bàitoánchuyểntiếpcamera .34 1.2.3 Pháthiệnbất thườngtronggiámsátvideo 36 1.3 Kết luậnvàvấnđềnghiêncứu .41 CHƯƠNG2:MỘTSỐKỸTHUẬTXỬLÝVÙNGQUANSÁTTRONGCH UYỂNTIẾPCAMERA 43 2.1 Giớithiệu 43 2.2 Phân vùnggiámsát .44 2.2.1 Giớithiệu 44 2.2.2 Giao cắt củahaiđagiác .46 2.2.3 Phânchiavùng quan sát củahệthống camera 48 2.2.4 Thựcnghiệm 52 2.3 Chuyểntiếp cameradựavàođường ranh giớiảo 55 2.3.1 Đườngranh giớiảo 55 2.3.2 Tính toán vachạmcủađối tượng vớiđường ranhgiớiảo 59 2.3.3 Kỹthuậtđềxuất 65 2.3.4 Thựcnghiệm 66 2.4 Chọnlựacameradựatrênhướng chuyển động củađối tượng 70 2.4.1 Dựđốnvịtrí vàhướngchuyểnđộng củađốitượng 71 2.4.2 Biểu diễn mối quan hệgiữa cácvùngquansátcủahệthống 74 2.4.3 Thuậttoán chọn lựacameradựavào hướngchuyển động 75 2.4.4 Thựcnghiệm 78 2.5 Kết luậnchương 80 CHƯƠNG3:PHÁTHIỆNBẤTTHƯỜNGDỰAVÀOQUỸĐẠOTRONGCÁCVID EOGIÁMSÁT .82 3.1 Giớithiệu 82 3.1.1 Tiếpcậndựatrênphân tíchhìnhảnhdịngvideo 83 3.1.2 Tiếp cậndựa vào phântích quỹđạo 86 3.2 Một số khái niệm,địnhnghĩatrongmơ hìnhđềxuất .91 3.3 Phân đoạnquỹđạo 96 3.4 Phát hiệnbấtthườngdựa trênphânđoạntuyến đường 98 3.5 Thực nghiệm 101 3.5.1 Thựcnghiệmvớiquỹđạochotrước 101 3.5.2 Thực nghiệmvớidữliệuthunhậntừvideogiámsát .107 3.6 Kết luậnchương3 .109 KẾTLUẬN 110 DANHMỤC CƠNGTRÌNHCỦATÁCGIẢ .112 TÀILIỆU THAM KHẢO 113 DANHMỤC CÁCKÝHIỆU,CÁCTỪVIẾTTẮT AABB AxisAlignedBoundingBoxes BTF Brightnesstransferfunction COR Co-occurrenceRatio FOV Fieldof View FSOM fuzzyself-organizedmap GMM Gaussianmixturemodel HMM HidenMarkovModel HOG Histogramoforientedgradients MDT MixturesofDynamicTextures MRF Markov RandomField NOVL Non–Overlapping OBB OrientedBoundingBoxes OVL Overlapping PCA PrincipalComponentAnalysis RGB Red GreenBlue SRA SparseReconstructionAnalysis VSAM VideoSurveillanceandMonitoring DANHMỤCCÁCBẢNG Bảng2.1.Các giátrịR,R0,R1 65 Bảng 3.1.Kếtquảphânđoạn cácđườngđại diệncủatuyếnđường 104 Bảng 3.2.Khảosát độ tươngtựtừquỹđạo254 tới cáctuyếnđường 105 Bảng3.3.Kết đođộ chínhxácpháthiệnbấtt hư ờngtr ên dữliệuvi deo .108 DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ,ĐỒTHỊ Hình1.Phịng điều khiểntrongTrungtâmgiámsát camera 14 Hình2.Hệthốnggiámsátvớinhiềucameracóvùngquansátbịchồngchéo[43]16 Hình 1.1.Sơ đồhệthống cameragiámsáttựđộng [97] .23 Hình1.2.Mơhình xửlý bàitốn phát đốitượng chuyểnđộng 24 Hình1 Quytrình theo vết đối tượng 26 Hình 1.4.Cácphương pháp tiếp cậntrongpháthiệnbấtthường[12] 41 Hình2.1.Mộtsốhìnhthứcphân vùnggiámsát 46 Hình2.2.Cáctrườnghợp giao củahai đagiác 47 Hình 2.3.Với giao cắt đơn,số điểmgiao cắt không quá2 .48 Hình2.4.Chiacắtphần giao giữahaiđagiác 50 Hình 2.5.Phân chiavùng quan sát củahệthống cameragiámsát 53 Hình 2.6.Phânvùnggiámsátcho camera củahệthốnggiámsát 54 Hình2.7.Đường ranhgiớiảo 55 Hình 2.8.Đườngranh giới ảovàkhu vựcgiámsátcủamỗi camera 56 Hình 2.9.Vịtrícủađốitượngvớiđường ranhgiớiảo 57 Hình2.10.Phépbiếnđổihomography .58 Hình2.11.Đốitượngchuyểnđộngvàđườngranhgiớiảotrongmơitrường3D .58 Hình 2.12.Mặtphẳng táchvà trụctách 60 Hình 2.13.Hình chiếuAlên đườngthẳngd vớitâmchiếu C0 61 Hình 2.14.Chiếu8 đỉnh củahình hộplêntrụctáchd 61 Hình 2.15.Kếtquảchiếu2 hìnhhộp lêntrụctáchd 63