Tiến Sĩ Kỹ thuật xử lý vùng quan sát và phát triển bất thường của các đối tượng trong hệ thô

5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN . 3
LỜI CẢM ƠN . 4
MỤC LỤC . 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT . 8
DANH MỤC CÁC BẢNG . 9
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ . 10
MỞ ĐẦU . 12
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN TIẾP VÀ PHÁT HIỆN BẤT
THƯỜNG TRONG CÁC HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT
. 20
1.1. Hệ thống camera giám sát tự động 20
1.1.1. Giới thiệu . 20
1.1.2. Các vấn đề cơ bản trong hệ thống camera giám sát tự động . 23
1.2. Chuyển tiếp camera và phát hiện bất thường . 27
1.2.1. Theo vết đối tượng với với nhiều camera 27
1.2.2. Bài toán chuyển tiếp camera 34
1.2.3. Phát hiện bất thường trong giám sát video 36
1.3. Kết luận và vấn đề nghiên cứu . 41
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT XỬ LÝ VÙNG QUAN SÁT TRONG
CHUYỂN TIẾP CAMERA 43
2.1. Giới thiệu . 43 6

2.2. Phân vùng giám sát 44
2.2.1. Giới thiệu . 44
2.2.2. Giao cắt của hai đa giác . 46
2.2.3. Phân chia vùng quan sát của hệ thống camera 48
2.2.4. Thực nghiệm 52
2.3. Chuyển tiếp camera dựa vào đường ranh giới ảo 55
2.3.1. Đường ranh giới ảo 55
2.3.2. Tính toán va chạm của đối tượng với đường ranh giới ảo 59
2.3.3. Kỹ thuật đề xuất . 65
2.3.4. Thực nghiệm 66
2.4. Chọn lựa camera dựa trên hướng chuyển động của đối tượng 70
2.4.1. Dự đoán vị trí và hướng chuyển động của đối tượng 71
2.4.2. Biểu diễn mối quan hệ giữa các vùng quan sát của hệ thống 74
2.4.3. Thuật toán chọn lựa camera dựa vào hướng chuyển động 75
2.4.4. Thực nghiệm 78
2.5. Kết luận chương 2 80
CHƯƠNG 3: PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG DỰA VÀO QUỸ ĐẠO TRONG
CÁC VIDEO GIÁM SÁT 82
3.1. Giới thiệu . 82
3.1.1. Tiếp cận dựa trên phân tích hình ảnh dòng video 83
3.1.2. Tiếp cận dựa vào phân tích quỹ đạo 86
3.2. Một số khái niệm, định nghĩa trong mô hình đề xuất 91
3.3. Phân đoạn quỹ đạo . 96 7

3.4. Phát hiện bất thường dựa trên phân đoạn tuyến đường . 98
3.5. Thực nghiệm 101
3.5.1. Thực nghiệm với quỹ đạo cho trước 101
3.5.2. Thực nghiệm với dữ liệu thu nhận từ video giám sát 107
3.6. Kết luận chương 3 109
KẾT LUẬN . 110
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ . 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 113

8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
AABB Axis Aligned Bounding Boxes
BTF Brightness transfer function
COR Co-occurrence Ratio
FOV Field of View
FSOM fuzzy self-organized map
GMM Gaussian mixture model
HMM Hiden Markov Model
HOG Histogram of oriented gradients
MDT Mixtures of Dynamic Textures
MRF Markov Random Field
NOVL Non – Overlapping
OBB Oriented Bounding Boxes
OVL Overlapping
PCA Principal Component Analysis
RGB Red Green Blue
SRA Sparse Reconstruction Analysis
VSAM Video Surveillance and Monitoring
9

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các giá trị R, R0, R1 . 65
Bảng 3.1. Kết quả phân đoạn các đường đại diện của tuyến đường . 104
Bảng 3.2. Khảo sát độ tương tự từ quỹ đạo 254 tới các tuyến đường 105
Bảng 3.3. Kết quả đo độ chính xác phát hiện bất thường trên dữ liệu video
. 108

10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. Phòng điều khiển trong Trung tâm giám sát bằng camera 14
Hình 2. Hệ thống giám sát với nhiều camera có vùng quan sát bị chồng chéo
[43] 16
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống camera giám sát tự động [97] 23
Hình 1.2. Mô hình xử lý trong bài toán phát hiện đối tượng chuyển động 24
Hình 1.3. Quy trình theo vết đối tượng 26
Hình 1.4. Các phương pháp tiếp cận trong phát hiện bất thường [12] . 41
Hình 2.1. Một số hình thức phân vùng giám sát . 46
Hình 2.2. Các trường hợp giao nhau của hai đa giác 47
Hình 2.3. Với giao cắt đơn, số điểm giao cắt không quá 2 . 48
Hình 2.4. Chia cắt phần giao giữa hai đa giác 50
Hình 2.5. Phân chia vùng quan sát của hệ thống camera giám sát . 53
Hình 2.6. Phân vùng giám sát cho các camera của hệ thống giám sát . 54
Hình 2.7. Đường ranh giới ảo . 55
Hình 2.8. Đường ranh giới ảo và khu vực giám sát của mỗi camera 56
Hình 2.9. Vị trí của đối tượng với đường ranh giới ảo . 57
Hình 2.10. Phép biến đổi homography . 58
Hình 2.11. Đối tượng chuyển động và đường ranh giới ảo trong môi trường 3D
. 58
Hình 2.12. Mặt phẳng tách và trục tách 60
Hình 2.13. Hình chiếu A lên đường thẳng d với tâm chiếu C0. . 61
Hình 2.14. Chiếu 8 đỉnh của hình hộp lên trục tách d 61
Hình 2.15. Kết quả chiếu 2 hình hộp lên trục tách d 63 11

Hình 2.16. Mô hình cấu trúc của hệ thống 66
Hình 2.17. Sơ đồ thực hiện chương trình của hệ thống 67
Hình 2.18. Sơ đồ mặt bằng bố trí camera . 68
Hình 2.19. Chuyển tiếp giữa 2 camera 69
Hình 2.20. Biểu đồ so sánh giá trị Precision ở mỗi camera 70
Hình 2.21. Biểu diễn mối quan hệ giữa các vùng quan sát của hệ thống . 74
Hình 2.22. Chọn lựa camera dựa vào hướng chuyển động của đối tượng . 76
Hình 2.23. Biểu diễn mối quan hệ giữa vùng quan sát của hệ thống . 78
Hình 2.24. Kết quả thực hiện giải thuật chọn lựa camera . 79
Hình 3.1. Phát hiện bất thường dựa vào phân cụm quỹ đạo . 89
Hình 3.2. Quỹ đạo chuyển động của đối tượng 92
Hình 3.3. Tuyến đường . 95
Hình 3.4. Quỹ đạo được chia thành các giai đoạn 97
Hình 3.5. Sơ đồ khối phát hiện bất thường dựa vào các phân đoạn của tuyến
đường . 99
Hình 3.6. Tập 200 quỹ đạo bình thường . 102
Hình 3.7. Phân nhóm các quỹ đạo 103
Hình 3.8. Đường đại diện của mỗi tuyến đường . 103
Hình 3.9. Kết quả phân đoạn đường đại diện của tuyến đường 104
Hình 3.10. Phát hiện các quỹ đạo bất thường . 105
Hình 3.11. Các tuyến đường trong khu vực giám sát . 107
Hình 3.12. Phát hiện bất thường trên dữ liệu video 108