1附件3:大學生科技成果推廣項目基于DSP的多目標跟蹤監控系統浙江省大學生科技創新活動計劃(新苗人才計劃)實施辦公室制2填寫說明一、申報書要按照要求，逐項認真填寫，填寫內容必須實事求是，表達明確嚴謹。二、格式要求：申報書中各項內容以Word文檔格式填寫，表格中的字體為小四號仿宋體，1.5倍行距；表格空間不足的，可以擴展或另附紙張；均用A4紙雙面打印，于左側裝訂成冊。三、申報書由所在學校領導審查、簽署意見并加蓋公章后，一式2份(均為原件),報送至團省委學校部。3一、項目簡介項目概況項目名稱基于DSP的多目標跟蹤監控系統項目性質項目來源起止時間項目狀況申請人姓名性別出生年月入學年月所在院系信息工程學院聯系電話電子信箱主要成員姓名年齡性別專業具體分工蘆亞飛男信號與信息處理軟硬件整體構建與優化彭懷亮男信號與信息處理跟蹤與檢測算法設計男信號與信息處理軟件編程，算法實現男信號與信息處理硬件設計，電路搭建女應用數學相關文檔寫作項目指導教師姓名性別出生年月主要研究方向圖形圖像處理和視頻分析近三年獲獎成果：國家級-等獎--項，省部級-等獎-項近三年科研經費------------萬元，年均-----------萬元4項目主要內容簡介本項目設計思想源自上海市信息安全綜合管理技術研究重點實驗室開放課題(公共場所人群異常行為智能視頻監控技術研究)中的部分內容。視頻監控中最關鍵的技術就是運動目標的檢測和跟蹤，因為它是其他諸如行為理解、系統報警等操作的基礎，可以在銀行、交通監控、停車場、火車站等重要場所用于行人監控。運動目標跟中技術是計算機視覺領域的核心課題之一，具有十分重要的意義和廣泛的實用價值。我們項目的工作就是從原始圖像中提取出多個運動目標，對多個運動目標進行定位，進一步提取運動參數，最后完成一個具有多目標跟蹤能力的智能系統。在多目標捕獲和跟蹤過程中，目標識別技術是非常重要的。我們采用計算目標特征信息和模板匹配的方法，設置一定條件實時更新特征信息和模板，實現了對目標的自適應判決識別。整個軟件系統中采用鏈表+目標特征信息結構體的思想進行編程，有效地解決了目標多，信息雜，難以查找和管理的問題。我們從硬件和軟件兩方面同時著手，在DSP基礎上進行運動多目標的檢測與跟蹤的研究，實現了快速變化圖像的實時、準確地定位和跟蹤，尤其是可以在惡劣環境下保證算法的穩定性，針對跟蹤過程中個別目標丟失、出現新目標等特殊情況進行了較好的應對。5二、項目目的意義(簡要說明項目背景及實施必要性)在今天的信息社會，隨著網絡、通信和微電子技術的快速發展和人民物質生活水平的提高，視頻監控以其直觀、方便和內容豐富等特點，日益受到人們的青睞。從功能上講，視頻監控可用于安全防范、信息獲取和指揮調度等方面。從應用領域上看，視頻監控在各行各業都得到了廣泛的應用，如機要部門的監視、控制和報警，社區物業管理中住宅小區、辦公場所、智能大廈、停車場的無人監控等。運動目標檢測與跟蹤是對運動的目標進行檢測，提取，識別和跟蹤，獲得運動目標的運動參數，如位置，速度，加速度等，從而進行進一步處理和分析，實現對運動目標的行為理解，以完成更高一級的任務，運動目標的自動跟蹤系統技術是計算機視覺系統的核心是實現智能機器人和智能化武器等的關鍵技術之一，在軍事、交通、生物、醫學等多種領域都有廣泛應用。在世界發達國家制定的高技術發展規劃中，目標跟蹤的地位十分引人注目。目標跟蹤的核心是目標的自動提取、跟蹤和事件的檢測。智能化的監控系統可以大量減少工作人員，提高工作效率，極大的提高監控系統的性能，有著廣泛的應用前景，具有重要的應用價值。這項技術主要涉及到計算機視覺，模式識別，以及人工智能等，因此還具有重要的理論意義。一個典型的智能監控系統包括視頻采集處理、運動檢測、多目標跟蹤、目標行為分析、事件檢測以及視頻索引等幾個主要模塊。我們的項目主要對多目標檢測跟蹤模塊進行了深入的研究。現在的監控攝像機對單個目標的跟蹤準確度不是很高，而對多個目標同時準確跟蹤更是一個難題，因此對多目標自動跟蹤監控的研究就顯得十分必要，本項目旨在克服現有技術缺陷，提供一種智能多目標跟蹤視頻監6控系統。多目標檢測跟蹤進行研究具有十分重要的應用和理論價值，研究成果可以改善傳統視頻監控智能化差和精度低的缺點，實現快速變化圖像的實時、準確地定位和跟蹤，而且可以在惡劣環境下保證算法的穩定性。對社會經濟發展、國防建設、社會治安有重要意義。三、技術路線與組織管理(簡要說明項目試驗研究、示范、推廣等所采取的技術方案；為保證項目的順利開展，從組織領導和行政管理方面所采取的形式和措施。)本項目的第一階段即研究和設計階段主要上在學校完成，根據輔導老師指導和小組人員合作，進行系統設計。我們對多目標跟蹤監控系統進行開發，投入更多的時間和精力去優化算法和性能，利用實驗室已有設備和人員在硬件和軟件上設計系統，使其達到所需功能，做出實際的產品成果。項目的第二階段即項目的示范和推廣主要在校外完成。主要注重于企業、生產部門的聯合，加速成果轉化。由于視頻監控中最關鍵的技術就是運動目標的檢測和跟蹤，因為它是其他諸如行為理解、系統報警等操作的基礎，所以我們主要在銀行、交通監控、停車場、火車站等重要場所推項目組全體人員對所有的研究設計與推廣過程進行全程跟進，每個實驗步驟均全程參與：項目負責人負責整個項目的實施與產品軟硬件的整DSP系統硬件電路設計。為保證項目的順利展開，采取以下措施：第一，項目組成員簽字承諾盡心盡力完成本職工作。第二，項目組成員以為小組長，在指導教師的指導下制定出項目規劃，并按計劃7完成任務。第三，項目經費受學校、學院及老師的監督，重大花費需匯報。最后，項目組成員共同制定計劃，將嚴格遵守有關規定、并遵守本申報書和預算表中規定的條款和內容，保證按計劃進度完成項目任務。四、基礎條件與保障措施(簡要說明項目的前期工作基礎，為項目實施所能提供的設備和試驗、示范基地及其它條件；保證項目正常實施所需要研究人員、技術人員的配備、落實與解決途徑。)1、項目指導老師教授曾主持過分析項目，可以對我們的項目進行有效的指導。2、的信號與信息處理學科是省的重點學科，包括：兩個國家財政資助實驗室，三個省財政資助實驗室和兩個校企合建實驗室。電子信息實驗中心的相關室驗室設備相對較為齊全、并且本校及學院都大力支持學生的科研活動、實驗室有專門的開放制度、讓我們有充足的使用相關實驗室及資源的機會、本課題的各功能模塊均可以在這里完成。3、學校圖書館擁有大量、豐富的紙質或電子書籍和雜志，我們可以隨時瀏覽和查閱各種資料，此外，我們還可以上網瀏覽、搜索此方面的知識，隨時了解和掌握國內外在此方面的研究動態。4、項目組成員從事信號與信息處理專業，熟悉項目開發和設計，對本項目有很大的興趣，且具備很高的熱情，能服從分配，很好的按時完成計計劃任務。所有的軟件和硬件條件，都能滿足我們進行該項目的要求，能幫助我們順利的完成該項目。五、實施內容與任務分工8(簡要說明項目實施中主要的工作與技術內容；各項目參加單位在項目中的具體工作、任務和分工。)1.工作與技術內容本課題所研究的對象是由CCD攝像機實時采集的256色灰度圖像序列，圖像序列中存在多個運動目標，距離在50-200米的范圍內，目標在圖像上的成像面積大小在10x10像素至90x10像素之間，目標成像區域具有一定的幾何形狀特征和灰度特征。目標的運動軌跡是連續的，即相鄰兩幀的目標形心之間的距離不會太大，雖然有多個目標，但是每個目標的運動軌跡有著相似的運動規律。目標在運動過程中成像大小、形狀會發生變化。(1)算法設計多目標跟蹤系統分為兩個大的階段：多目標捕獲階段和多目標跟蹤階多目標捕獲階段：又分為多目標搜索和多目標檢測兩個階段。先對對輸入的圖像進行預處理，然后進入多目標搜索階段，去除背景，得到所有的運動對象及其位置。搜索成功后進入多目標檢測階段，主要是通過圖像分割方法檢測目標。檢測到了目標以后就自動生成波門，并提取目標特征信息，也將其存入另一個鏈表，稱為多目標特征信息鏈表。多目標跟蹤階段：主要進行目標的軌跡預測，并用多個波門自適應跟蹤目標的操作，同時對一些跟蹤過程中的特殊情況進行處理。該階段需要運用預測跟蹤技術對目標可能存在的位置和區域進行預測，在此基礎上用多個波門對目標進行自適應跟蹤。9多多目標捕獲階段是否跟蹤成功?Y計算目標特征值信息，保存模板更新目標特征信息和模板圖像輸入圖像預處理多目標搜索多目標檢測是否捕捉成功?多目標軌跡預測多目標跟蹤階段自適應多波門跟蹤NN擴大波門重新捕獲Y重新獲成功嗎?N目標丟失報警系統整體算法流程圖(2)軟件設計包括主線程、視頻捕捉線程、視頻處理線程、視頻顯示線程。主線程視頻顯示線程視頻捕獲線程視頻處理線程視頻顯示線程視頻捕獲線程礦DSP端運行算法進行運動目標檢測與跟蹤總程序流程圖(3)硬件設計我們的多目標跟蹤系統采用DM642DSP開發板進行實現，DM642是一個功能強大的多媒體處理器，可用來實現高速完成大數據量的數字視頻/音頻編解碼處理。整個系統分為控制模塊、視頻采集模塊、視頻處理模塊，視頻顯示模塊、外圍設備等RAMDRAMCCD攝像頭視頻處理前端DSP端視頻處理模塊視頻處理后端LED顯示器外圍設備硬件設計圖2.具體分工項目組導師將給項目組成員制定項目計劃，督促他們按進度完成任務。項目組全體人員對所有的研究設計與推廣過程進行全程跟進，每個實驗步驟均全程參與：項目負責人負責整個項目的實施與軟硬件的整體設計優化，包括監控系統構架、設備元器件購買等；負責檢測、跟蹤算法設計，使算法簡潔穩定快速。負責軟件編程，將算法用C語言實現，并移責文檔寫作和產品推廣，積極與相關安防設備廠家聯系，尋求合作投入生產。六、實施地點及示范推廣規模(簡要說明項目的各項工作與技術內容進行示范、推廣的具體地點、基本情況與規模。)1.本項目擬與杭州華維電子設備有限公司等相關企業合作進行項目的推廣。杭州華維電子設備有限公司是中國的監控產品供應商，致力于不斷提升視頻處理技術和視頻分析技術，面向全國提供領先的監控產品、技術解決方案與專業優質服務，為客戶持續創造最大價值。杭州華維電子設備有限公司的營銷及服務網絡覆蓋全國，目前在中國大陸多個城市已設立分公司，為客戶提供快捷、優質的服務。推廣地點為杭州市下沙高教園附近的公共場所，車站等，從杭州周邊開始由近及遠推廣，同時利用網絡資源在全國各地推廣該產品。2.本項目推廣后預計生產規模能達到年產一千套。(項目實施后產生的經濟、社會及生態效益)若該項目能按計劃批量生產，并在社會上成功推廣，將獲得巨大的效益。1.經濟效益隨著社會的不斷發展與進步，視頻監控系統正在越來越多的引起人們的關注并應用在各種場合，而作為視頻監控中的多目標檢測、識別和跟蹤技術無論在軍事領域還是在民用領域均有廣泛的應用。在民用領域包括銀行、交通監控、停車場、火車站等重要場所已廣泛的運用。在軍用領域，它可以用于空中超視距多目標探測、跟蹤與攻擊，空中交通管制、衛星監控系統和機器視覺等。基于視頻的多目標跟蹤技術以經成為國際上研究的2.社會效益在今天的信息社會，隨著網絡、通信和微電子技術的快速發展和人民物質生活水平的提高，視頻監控以其直觀、方便和內容豐富等特點，日益受到人們的青睞。從功能上講，視頻監控可用于安全防范、信息獲取和指揮調度等方面，提供生產流程控制、大型公共設施安防、醫療監護、遠程教育等多種服務。從應用領域上看，視頻監控在各行各業都得到了廣泛的應用，例如檔案、文件室、金庫等機要部門的監視、控制和報警；交通領域的高速路收費管理、交通違章和流量控制、車輛牌照管理和公路橋梁鐵路等場所的遠程圖像監控；社區物業管理中住宅小區、辦公場所、智能大廈、停車場的無人監控等。因此，基于多目標跟蹤的視頻監控能夠產生很3生態效益智能視頻監控的目的是實時監視真實場景，獲取實時的視頻數據，提取和跟蹤場景中的運動目標，記錄目標的活動過程，通過計算機的自動分析，產生對目標活動狀態的理解，從而向監控人員提供簡潔有效的監控信息。其核心是目標的自動提取、跟蹤和事件的檢測。智能化的監控系統可以大量減少工作人員，提高工作效率，極大的提高監控系統的性能，有著廣泛的應用前景，具有重要的應用價值。基于多目標跟蹤的視頻監控，它不會造成任何的環境污染；另一方面，它減少了大量的人類活動，對生態環保有很好的推動作用。因此它能產生很好的生態效益。八、計劃進度與考核指標(指項目分年度實施的計劃安排、具體指標和項目結束時要達到的技術與經濟指標。計劃進度與考核指標一定要明確、具體并盡可能量化。)計劃進度：第一階段(2012.04—2012.05):