[发明专利]一种面向跨摄像机跟踪接力的交通视频监控系统

权利要求书

1.一种面向跨摄像机跟踪接力的交通视频监控系统，其特征在于：采用四层体系结构，最底层的是数据采集层，包括视频采集模块，视频采集模块主要由监控摄像机组成，直接面向城域范围内的交通路段，进行视频数据的采集；第二层是前端处理层，包括分布式终端模块和跟踪算法模块，分布式终端模块接收视频采集模块采集到的视频数据，传递给跟踪算法模块进行处理，跟踪算法模块将处理的结果通过通信协议模块发送给中央控制模块；第三层是网络传输层，这一层主要由交换机、路由器网络设备组成，包括铺设于城域范围内的光纤数据电缆物理链路；该层中还包括一个通信协议模块，模块内设计了一套控制信息交互规则，分布式终端模块与中央控制模块的信息交互需要遵守该规则，方便实现自动控制；第四层，是中央控制层，包括中央控制模块，主要由中央服务器、大容量存储设备、监控显示器组成，基本的监控视频能够保存到大容量存储设备上，以及显示在监控显示器上，供工作人员观察和分析；中央服务器起到全局信息维护和控制作用，能够远程控制和设置分布式终端模块，同时根据通信协议模块中的规则实现跨摄像机目标跟踪算法的协同控制；上述四层体系结构实现了计算性能云端化的目标，实现了跨摄像机跟踪接力智能化。

2.根据权利要求1所述的面向跨摄像机跟踪接力的交通视频监控系统，其特征在于：所述分布式终端模块的体系结构为三层体现结构由硬件层、系统层、应用层组成；硬件层包括电源、芯片、网卡、接口，数据采集模块和通信协议模块的信息通过该层实现信号的输入和输出，并传递给跟踪算法模块；同时该层为上面的系统层和应用层提供了计算能力；系统层为系统固件，包括操作系统、编码器解码器、网络通信模块；该层的固件能够在中央控制层中进行更新和升级，以及应用层中算法模块的加载，提高了系统维护的简易程度和中央控制层的控制能力；顶层是应用层，是在分布式终端模块中执行的算法程序的集合，跟踪算法模块是其中之一；基于前两层平台基础上，该层可以有多个算法模块并行执行。

3.根据权利要求1所述的面向跨摄像机跟踪接力的交通视频监控系统，其特征在于：所述前端处理层中执行的跟踪算法模块实现如下：

步骤1.1，由中央控制层发送控制消息给分布式终端模块，并传递给跟踪算法模块，开始执行，跟踪算法模块判断获得的视频是否是起始跟踪视频，若是，则根据收到的控制信息，圈选目标车辆，执行下一步，开始跟踪；若否，则表示获得的视频是用于跟踪接力的视屏，分析收到的控制信息，读取目标车辆预测出现的时间和位置，发现该二元参数附近出现的车辆，计算目标特征向量并与接收的控制信息中的特征向量进行匹配，确定跟踪目标，执行下一步；

步骤1.2，在视频内跟踪已确认的目标车辆；在每一帧中定位目标车辆，并采用滤波算法实时更新目标车辆的行驶速度，以及当前所在行车道信息；

步骤1.3，检查目标车辆是否已经到达视频监控边缘；若是，执行下一步；若否，返回步骤1.2，循环执行；

步骤1.4，根据跟踪算法模块内自身训练的样本集合，计算目标车辆的特征向量，并将目标车辆的运动状态、当前行车道等信息打包，返回给分布式终端模块，由分布式终端模块与中央控制模块协调，通知用于接力的跟踪算法模块，执行下一步跟踪过程；

在每一个跟踪算法模块中执行上述4个步骤的方法，实现跟踪接力算法的分布式终端模块中的本地化执行，以及跨摄像机跟踪接力方法的自动控制和执行。

4.根据权利要求1所述的面向跨摄像机跟踪接力的交通视频监控系统，其特征在于：所述通信协议模块中的控制信息交规则实现如下：首先定义表1如下符号：

表1

在编号为K的摄像机到标号为K+1的摄像机之间进行跟踪接力，并循环接力至编号为K+N的摄像机，具体实现为：

步骤2.1，由中央控制模块发送给摄像机K的分布式终端模块VIDEO_SWITCH_ON信号，开始接收摄像机K接采集的视频信号；

步骤2.2，操作人员在控制中心圈选目标车辆后，由中央控制模块发送给摄像机K的分布式终端模块OBJECCT_TRACK信号，要求在该摄像机内开始跟踪所选目标车辆；

步骤2.3，起始摄像机K内跟踪算法模块跟踪完成，由分布式终端模块发送给中央控制模块OBJECT_TO_NEXT信号，要求中央控制模块协同下一摄像机进行跟踪接力；

步骤2.4，由中央控制模块发送给摄像机K的分布式终端模块VIDEO_SWITCH_OFF信号，停止接收摄像机K接采集的视频信号；

步骤2.5，由中央控制模块发送给摄像机K+1的分布式终端模块VIDEO_SWITCH_ON信号，开始接收摄像机K+1采集到的视频信号；

步骤2.6，由中央控制模块发送给摄像机K+1的分布式终端模块OBJECT_RELAY信号，要求摄像机K+1作为接力摄像机跟踪目标车辆；

步骤2.7，接力摄像机K+1内跟踪算法模块跟踪完成，由分布式终端模块发送给中央控制模块OBJECT_TO_NEXT信号，要求中央控制模块协同下一摄像机进行跟踪接力；

步骤2.8，由中央控制模块发送给摄像机K+1的分布式终端模块VIDEO_SWITCH_OFF信号，停止接收摄像机K+1采集到的视频信号；

如此循环至摄像机K+N，实现目标跨摄像机跟踪接力的自动控制。