Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật theo dõi đối tượng xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh

Bài viết Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật theo dõi đối tượng xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh trình bày các kết quả nghiên cứu về việc xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh sử dụng kỹ thuật theo dõi đối tượng. Phần cốt lõi của hệ thống là bộ theo dõi đối tượng, hoạt động dựa trên trên việc kết hợp giữa truy vết đối tượng bằng luồng quang học, so khớp các đặc trưng cục bộ và tìm sự đồng thuận lớn nhất của các đặc trưng cục bộ,... Mời các bạn cùng tham khảo.

g cục vào hàng đợi bắt đầu thực việc so khớp toàn cục Kết việc so khớp toàn cục đặt vào hàng đợi tương ứng Trong thread làm cơng việc này, thread lại xử lý tiếp frame ảnh thứ Thread thực truy vết đặc trưng bước trước phương pháp luồng quang học lưu kết vào hàng đợi Sau đó, chờ thread so khớp tồn cục xong hợp điểm đặc trưng lại tính tốn ước lượng tỷ lệ, góc quay tìm cluster lớn theo phương pháp consensus Thread chờ cho thread thực xong thực so khớp cục hợp đặc trưng hợp đặc trưng kết sau Trong bước giải thuật, bước (1), (3) (7) bước chiếm nhiều thời gian nên chia thực thread khác nhằm tăng tốc độ xử lý (Hình 2) Hình 1: Các bước trình theo dõi đối tượng giải thuật CMT Kết thu bước cluster lớn tập trung đặc trưng truy vết Mặc dù phương pháp có khả loại bỏ nhiều 48 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 53, Phần A (2017): 44-52 Hình 2: Giải thuật CMT cải tiến sử dụng kỹ thuật ống dẫn Sóc Trăng với tổng cộng video Các video lưu lại với định dạng avi So sánh thời gian thực thi phiên CMT gốc phiên CMT dùng kỹ thuật ống dẫn, kết cho thấy giải thuật CMT cải tiến xử lý nhanh 1,7 lần máy tính cores 3,3 lần máy tính cores Kết phù hợp với giả thiết ban đầu KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Giải thuật đề xuất cài đặt ngôn ngữ C++ sử dụng thư viện OpenCV Phiên song song sử dụng kỹ thuật ống dẫn cải tiến từ mã nguồn giải thuật CMT tác giả cung cấp Dữ liệu thực nghiệm thực nghiệm thu thập từ camera quan sát siêu thị tỉnh Hình 3: Khởi tạo đối tượng cần theo dõi 49 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 53, Phần A (2017): 44-52 Người dùng sử dụng chuột để xác định đối tượng cần theo dõi (bức tranh) Hệ thống theo dõi khởi động tính tốn điểm đặc trưng tranh Nếu số lượng đặc trưng (nhỏ hơn), hệ thống thông báo theo dõi đối tượng Giải thuật sử dụng để xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh Hệ thống có khả theo dõi đối tượng người dùng định phát tín hiệu cảnh báo đối tượng biến khỏi khung quan sát khoảng thời gian định trước Cho camera quay góc 30o theo phương ngang Đối tượng lúc bị lệch so với vị trí ban đầu nằm tầm nhìn hệ thống Hệ thống phát (Hình 4) Để minh hoạ hiệu hệ thống camera theo dõi an ninh, thí nghiệm thiết lập để theo dõi nhà với camera theo dõi IP hiệu SmartZ Camera điều chỉnh hướng vào đối tượng tranh tường (Hình 3) Hình 4: Đối tượng tiếp tục theo dõi camera bị quay góc Hình 5: Đối tượng bị lấy khỏi vùng theo dõi Hình 6: Đối tượng trả chỗ cũ 50 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 53, Phần A (2017): 44-52 Hình 7: Đối tượng theo dõi phần nhìn thấy > 30% xem khơng nhìn thấy đối tượng (Hình 7) Bức tranh lấy khỏi vị trí (Hình 5), lúc hệ thống thấy đối tượng nên khởi động đếm Nếu thời gian (số khung ảnh) khơng nhìn thấy đối tượng vượt ngưỡng, hệ thống báo động liên tục ta trả tranh chỗ cũ (Hình 6) hủy bỏ việc theo dõi Để minh hoạ cho khả theo dõi đối tượng động hệ thống, thí nghiệm khác thiết lập dựa video thu camera giám sát siêu thị Đối tượng theo dõi nhân viên phụ trách quầy bán sữa Hình mơ tả tình hình siêu thị trước theo dõi Cô nhân viên bên trái (ảnh trái) Sau chọn đối tượng cần theo dõi, đặc trưng đối tượng hiển thị (ảnh phải) Ngoài ra, sử dụng đặc trưng cục bộ, hệ thống theo dõi đối tượng đối tượng bị che khuất ngồi tầm nhìn phần (phần nhìn thấy khoảng 30%) Khi phần nhìn thấy giá trị ngưỡng, hệ thống Hình 8: Chọn đối tượng cần theo dõi Hình 9: Hệ thống tự động bám theo đối tượng 51 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 53, Phần A (2017): 44-52 Hình 10: Đối tượng theo dõi rời khỏi vùng quan sát Jurie, F., and Dhome, M., 2002 Hyperplane approximation for template matching IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 24: 996–100 Hua, G., and Wu, Y., 2006 Measurement integration under in consistency for robust tracking In Proceedings of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 1: 650-657 Lowe, D.G., 1992 Robust model-based motion tracking through the integration of search and estimation International Journal of Computer Vision, 8(2): 113–122 Lowe, D.G., 1999 Object recognition from local scale-invariant features In the proceedings of the seventh IEEE international conference on Computer vision 2:1150–1157 Lucas, B.D., Kanade, B D., 1981 An iterative image registration technique with an application to stereo vision In IJCAI, 81:674–679 Maggio, E and Cavallaro, A., 2011 Video Tracking: Theory and Practice John Wiley & Sons, 292 pages Nebehay, G and Pflugfelder, R., 2014 Consensusbased matching and tracking of keypoints for object tracking In IEEE Winter Conference on Applications of Computer Vision, 862–869 Nejhum, S M S., Ho, J., and Yang, M.-H., 2008 Visual tracking with histograms and articulating blocks In Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2008, 1-8 Saffari, A., Leistner, C., Santner, J., Godec, M., and Bischof, H., 2009 On-line random forests In Proceedings of the IEEE 12th International Conference on Computer Vision Workshops, 1- Khi đối tượng di chuyển, hệ thống tự động theo dõi ghi nhận lại vị trí đối tượng (Hình 9) đối tượng khỏi vùng quan sát (Hình 10) Thí nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động tốt điều kiện thực KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Bài báo trình bày giải pháp việc xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh sử dụng kỹ thuật theo dõi đối tượng với phương pháp CMT đề xuất cải tiến tốc độ xử lý giải thuật CMT kỹ thuật ống dẫn hệ thống máy tính đa nhân Hệ thống camera giám sát thông minh cài đặt kiểm thử Với kết khả quan, việc nghiên cứu, thực nghiệm tiếp tục với nhiều tình điều kiện ánh sáng phức tạp Mặc dù kỹ thuật ống dẫn góp phần tăng tốc độ xử lý khung cảnh tiếp tục tăng tốc xử lý cách song song hoá hai bước chiếm nhiều thời gian bước (3) so khớp toàn cục (7) so khớp cục Điều thực nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Adam, A., Rivlin, E., and Shimshoni, I., 2006 Robust fragments-based tracking using the integral histogram In Proceedings of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 7-22 June 2006 New York, USA, 1: 798-805 Bradski, G R., 1998 Computer vision face tracking for use in a perceptual user interface Intel Technology Journal, 2nd Quarter Cheng, Y., 1995 Mean shift, mode seeking, and clustering IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 17:790-799 52 ... việc xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh sử dụng kỹ thuật theo dõi đối tượng với phương pháp CMT đề xuất cải tiến tốc độ xử lý giải thuật CMT kỹ thuật ống dẫn hệ thống máy tính đa nhân Hệ. .. đối tượng Giải thuật sử dụng để xây dựng hệ thống camera giám sát thông minh Hệ thống có khả theo dõi đối tượng người dùng định phát tín hiệu cảnh báo đối tượng biến khỏi khung quan sát khoảng thời... trước theo dõi Cơ nhân viên bên trái (ảnh trái) Sau chọn đối tượng cần theo dõi, đặc trưng đối tượng hiển thị (ảnh phải) Ngoài ra, sử dụng đặc trưng cục bộ, hệ thống theo dõi đối tượng đối tượng bị