圖像跟蹤識別技術在煤炭運量視頻管理系統中的研究

摘要：設計一套安裝于煤場入口的視頻監控跟蹤識別系統，對進出場區的車輛進行監控。介紹視頻監控跟蹤識別系統的結構組成與工作原理，闡述系統各部分的功能，分析系統的各種優勢，為該系統應用于煤場管理提供參考。

關鍵詞：視頻監控系統；目標跟蹤；圖像識別

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）10-0025-03

煤炭資源是一種寶貴的不可再生資源，其在國家經濟發展中起著非常重要的作用。在當今市場機制條件下，需要對煤炭資源的開采與利用進行有效監控，以實現對煤炭資源的最大限度的保護。在煤場入口處設計并安裝一套視頻監控跟蹤識別系統，對進入場區的車輛進行監控，從而對運煤車輛進行放行判斷。

1 視頻監控跟蹤識別系統的組成與工作原理

視頻監控跟蹤識別系統可對場區的車輛在入口處進行跟蹤識別、圖像采集、監控與管理。系統由車體感應器（一般為感應線圈，本系統采用地磁傳感器）、彩色攝像機（一般為CCD攝像機）、圖像采集卡、視頻卡、PC機及跟蹤識別系統的軟件組成。系統大體上可以分為圖像采集模塊、運動目標跟蹤模塊、車牌識別模塊、地磁感應模塊、云臺控制模塊五大部分。其中，圖像采集模塊和地磁感應模塊屬于硬件范疇，而目標跟蹤模塊、車牌識別模塊及云臺控制模塊屬于軟件范疇。

系統的工作流程如圖1所示。當汽車到達入口附近（一般距離入口5～8 m）經過車體位置傳感器的敏感區域時，車體位置傳感器發出一個信號給上位機；為了獲得符合要求的圖像，目標跟蹤模塊將被啟動，其目的是捕獲符合要求的圖像。通過CCD攝取的圖像，經解碼器、RS232-485轉換器、視頻卡后輸給計算機，與定義的跟蹤目標進行比對，符合要求則采集該圖像，然后將采集到的圖像送入車牌識別模塊進行識別，最后做出放行與否的判斷；并將識別后的包括車牌的部分汽車圖像存入系統數據庫中，供后續管理之用。在對車牌的身份識別過程中，將車牌號、車型與數據庫中存入的信息進行對比，只有這3個部分的信息全部吻合，才認為是合法的車輛，系統將啟動門禁開關進行放行。對于不合法的車輛，系統則給出報警信號，禁止放行，由工作人員進行校對，查明具體原因；問題解決后，工作人員將異常原因進行記錄，然后決定是否放行。

2 視頻監控跟蹤識別系統的功能

整個煤場的視頻監控跟蹤識別系統的主要功能是對進入場區的車輛進行監控。系統采用云臺、攝像頭、目標跟蹤技術、車牌識別技術相結合的方式，對車輛的身份進行識別。當地磁傳感器感應到車輛到來時，會給上位機一個信號，由上位機啟動云臺和攝像頭開始工作。系統不斷地查詢圖像的結果，在此過程中，圖像的跟蹤與識別是同時進行的。由于車牌的位置沒有統一要求或有障礙物遮攔，云臺要不斷地運動去跟蹤捕捉含有車牌的汽車圖像，然后再進行合法性識別。

為了使車輛自動跟蹤識別技術更好地在實際系統中得到應用，實現車輛的智能跟蹤識別和路障的自動控制，最終實現煤場車輛管理和識別的安全智能化，將視頻監控跟蹤識別系統的總體結構設計為車輛到達感應部分、圖像采集部分、云臺控制部分、上位機、車牌識別部分（見圖2）。1） 車輛到達感應部分。地磁傳感器安裝在距離入口5～8 m處，在感應到車輛到達的信息后，向上位機發送車輛到達信息，使上位機發送控制信號給攝像頭進行圖像采集。2） 圖像采集部分。對進入監控區域的車輛進行拍照，并將拍攝完畢的照片傳送至上位機，為后面的車牌號碼識別做準備。一般要求攝像頭連續抓拍3～4張，以防有不清晰無效照片，提高識別效率，加快系統對圖像識別的速度。3） 云臺控制部分。系統最終需要的是含有車牌的汽車圖像，由于車牌位置的主觀性及障礙物的遮攔，需要使云臺不斷地運動（俯仰、左右搖擺等），以獲取系統需要的圖像。4） 上位機。存儲并管理所有的車輛信息（包括車牌號、車主、車輛型號、特征、車輛進入時間、車輛空載的質量、車輛照片等）。上位機不停地查詢地磁傳感器的狀態，一旦被觸發，系統將會把指令信息傳送給攝像頭和云臺，進行圖像的采集、跟蹤與識別，判斷該車輛是否合法，合法則啟動路障放行，非法則給出報警信號。

3 視頻監控跟蹤識別系統的優勢

視頻監控跟蹤識別系統基本擺脫了人為操作，能夠彌補人為操作的許多不足，提高了進入煤場車輛識別的速度及準確性，改善了以往與現代化管理不相稱的管理模式，基本實現了場區車輛管理的自動化、科學化、規范化和智能化。

一是提高使用效率，降低勞動強度。在不影響汽車狀態的情況下，計算機自動完成圖像的識別與跟蹤。由于減少了人工的參與，從而最大限度減少了人員開支費用以及由于人為失誤或舞弊造成的損失，節省了人力、物力，大大提高了整個系統的經濟性、安全性和使用效率。二是提高識別準確度。系統采用了車輛自動識別技術，在充分分析車輛識別技術中的射頻識別、條形碼識別、車牌識別等方法的優缺點的基礎上，根據實際情況選用了車牌識別方法。采用云臺對車輛進行動態跟蹤以及攝像頭連續抓拍，能捕捉到更清晰的圖片，縮短了查詢時間，提高了識別的準確度。三是降低整個系統的成本。在車輛驗證過程中采用了車牌自動識別方法，通過軟件編程即可實現，與傳統的車牌識別方法（射頻識別、條形碼識別）相比，不需購買任何配套的硬件設施，簡化了系統，降低了系統的成本，同時提高了系統的技術含量，大大降低了人為弄虛作假的概率。四是提高門禁系統自動化程度。傳統路障設施的操作由人工控制，自動化程度低，工作人員很可能放行非法車輛，造成能源的丟失。采用該系統后，實現了自動化，不需要人為的參與。五是具有可擴充性。系統設計中考慮到科學技術的發展和新技術應用的需要，保留與其他自動化系統或計算機連接的接口，具有更新、擴充和升級的可能，可以根據該項目的實際要求擴展系統功能。六是具有先進性與適用性。系統的技術性能和質量指標達到國際領先水平；同時，系統的安裝調試、軟件編程和操作使用簡便易行，容易掌握，適合中國國情和煤場項目的特點。

4 結語

視頻監控跟蹤識別系統將目標跟蹤和車牌識別技術進行融合，避免了攝像頭從單一角度對目標進行監控，通過云臺的旋轉從不同的角度對目標圖像進行掃描，獲取更加清晰的圖像，提高系統識別的準確性及快速性。另外，該系統是面向各種管理層次使用的系統，其功能的配置能給用戶提供舒適、安全、方便、快捷的服務。

參考文獻

[1] 楊建全，梁華，王成友.視頻監控技術的發展與現狀[J].現代電子技術，2006，21（3）：84-87.

[2] 王晨.智能視頻監控設計[D].南京：南京理工大學，2007.

[3] 陳軼博.智能視頻監控的設計與實現[D].大連：大連海事大學，2008.

[4] 歐揚，劉元祥.智能視頻監控系統中運動檢測技術的研究[J].工礦自動化，2006（6）：5-16.

[5] 范金剛.智能視頻監控系統若干關鍵技術的研究與實現[D].成都：電子科技大學，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.圖像跟蹤識別技術在煤炭運量視頻管理系統中的應用研究[D].沈陽：東北大學，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 結語

視頻監控跟蹤識別系統將目標跟蹤和車牌識別技術進行融合，避免了攝像頭從單一角度對目標進行監控，通過云臺的旋轉從不同的角度對目標圖像進行掃描，獲取更加清晰的圖像，提高系統識別的準確性及快速性。另外，該系統是面向各種管理層次使用的系統，其功能的配置能給用戶提供舒適、安全、方便、快捷的服務。

參考文獻

[1] 楊建全，梁華，王成友.視頻監控技術的發展與現狀[J].現代電子技術，2006，21（3）：84-87.

[2] 王晨.智能視頻監控設計[D].南京：南京理工大學，2007.

[3] 陳軼博.智能視頻監控的設計與實現[D].大連：大連海事大學，2008.

[4] 歐揚，劉元祥.智能視頻監控系統中運動檢測技術的研究[J].工礦自動化，2006（6）：5-16.

[5] 范金剛.智能視頻監控系統若干關鍵技術的研究與實現[D].成都：電子科技大學，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.圖像跟蹤識別技術在煤炭運量視頻管理系統中的應用研究[D].沈陽：東北大學，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 結語

視頻監控跟蹤識別系統將目標跟蹤和車牌識別技術進行融合，避免了攝像頭從單一角度對目標進行監控，通過云臺的旋轉從不同的角度對目標圖像進行掃描，獲取更加清晰的圖像，提高系統識別的準確性及快速性。另外，該系統是面向各種管理層次使用的系統，其功能的配置能給用戶提供舒適、安全、方便、快捷的服務。

參考文獻

[1] 楊建全，梁華，王成友.視頻監控技術的發展與現狀[J].現代電子技術，2006，21（3）：84-87.

[2] 王晨.智能視頻監控設計[D].南京：南京理工大學，2007.

[3] 陳軼博.智能視頻監控的設計與實現[D].大連：大連海事大學，2008.

[4] 歐揚，劉元祥.智能視頻監控系統中運動檢測技術的研究[J].工礦自動化，2006（6）：5-16.

[5] 范金剛.智能視頻監控系統若干關鍵技術的研究與實現[D].成都：電子科技大學，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.圖像跟蹤識別技術在煤炭運量視頻管理系統中的應用研究[D].沈陽：東北大學，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