论文总字数：27171字

摘 要

随着物质要求的不断提高和计算机技术的飞速发展，视频监控系统对人类生产生活的影响越来越深入，而多目标检测与跟踪问题作为视频监控系统核心问题之一也越来越被更多人所重视，通过对目标的识别和跟踪可以更好的了解目标的运动情况，为视频监控的管理人员提供更加准确有效的视频信息，从而便于对即将发生的事件进行及时有效的处理。如：当有违规违法行为发生时，系统能够及时发出相应的预警信息，对违法等危险的情况的预防起到重要的作用。本文的主要工作及流程：

1. 视频的准备和处理：出于实际情况的考虑，选择一段具有多个目标且有目标移动的视频，要求目标移动较明显以便于观察，尽量排除干扰项，以免出现算法完成但视频检验的效果不理想的现象。
2. 实现了目标移动的跟踪：主要完成对视频中多个移动目标的识别与跟踪，当目标移动时，圈定目标的框也能随之移动。
3. 实现了目标移动的预测：主要通过目标的一个坐标完成对目标的下一步位置的预测。
4. 最终成果呈现：通过算法的实现，能够使得在一个视频中有多个移动目标时候，圈定不同目标的框颜色不同，并且在目标进行移动的时候圈定目标的框随之移动，并能够对目标的移动进行预测。

本文模拟视频监控系统，对一段录好的视频进行处理，能够对运动的目标进行跟踪，从而使相关的管理人员能够更好的对目标的运动做出反应，从而有效的阻止目标错误的行为或者能够及时的对已经发生的事情进行处理。

关键词：视频监控；多目标跟踪；目标识别；视频处理

Abstract

With the continuous improvement of material requirements and the rapid development of computer technology, the impact of video surveillance systems on human production and life has become more and more in-depth, and multi-target detection and tracking has become one of the core issues of video surveillance systems. By identifying and tracking the target, we can better understand the movement of the target, and provide video surveillance managers with more accurate and effective video information, so as to facilitate the timely and effective handling of upcoming events. For example, when there are violations of the law, the system can issue corresponding early warning messages duly. which plays an important role in preventing dangerous situations .

The main work and processes of this article：

(1) Preparation and pre-processing of video: For practical reasons, select a video with multiple moving targets, and require the target to move saliently for observation. To facilitate the detection of the algorithm, we must eliminate interference as far as possible. In order to avoid the phenomenon that the algorithm is completed but the result is not satisfactory. 

(2) The tracking of target movement is achieved: The main task is to identify and track multiple moving targets in the video. When the target moves, the frame that locates the target can also move.

(3)The prediction of target movement is realized: It can predict the targets’ directions in the short term.The prediction of the next position of the target is mainly completed through a coordinate of the target.

(4) The final result is presented: Through the implementation of the algorithm, when there are multiple moving targets in a video, bounding boxes with unique colors which frames different targets move with their targets correspondingly, And the future moving directions of targets are also proposed. Finally, some comparative result of different trackers is revealed in this part.

This thesis simulates a video monitoring system, processes a video, and tracks the target of the movement, so that the relevant managers can better respond to the movement of the target. This effectively prevents the wrong behavior of the target or helps related personnel deal with what has happened in a timely manner.

Keywords: Video Surveillance; Multi-target Tracking; Target Identification; Video Processing

目 录

摘要 1

Abstract 1

第一章 绪论 4

1.1 引言 4

1.2 研究背景和意义 4

1.3 研究目标和主要工作 6

1.4 本文结构 6

第二章 相关技术和开发环境 8

2.1 目标跟踪相关技术 8

2.1.1 目标跟踪的类别 8

2.1.2 目标跟踪算法 8

2.1.3 目标跟踪开发工具 9

2.2 目标移动预测相关技术 9

2.2.1 生成式对抗网络 9

2.2.2 目标移动预测模型 9

2.3 开发环境概述 10

2.3.1 实验平台简介 10

2.3.2 OpenCV 11

2.4 本章小结 11

第三章 需求分析和算法设计 12

3.1 目标识别与跟踪需求 12

3.2 目标移动预测需求 13

3.3 算法总体设计 13

3.4 本章小结 15

第四章 算法实现 16

4.1 视频的录制 16

4.2 具体实现 16

4.2.1 目标识别与跟踪模块的实现 17

4.2.2 目标移动预测模块的实现 18

4.3 本章小结 20

第五章 算法测试 21

5.1 测试环境 21

5.2 各模块测试 21

5.2.1 目标识别与跟踪模块测试 21

5.2.2 目标移动预测模块测试 24

5.3 本章小结 25

第六章 总结与展望 27

6.1 全文总结 27

6.2 展望 27

参考文献 29

致谢 32

绪论

引言

视频监控系统是各个行业监察重要部门和场所的重要工具，他们的管理人员可以通过视频对相关场所进行实时监察来获取重要的、有时效的信息，以应对可能发生的突发事件，并能够在犯罪行为或违法行为发生时通过监控获取重要的证据。随着社会的不断进步和科技的不断发展，各种意外造成的影响原来越大，突发事件的处理要求越来越高，有些事件甚至每时每秒都在造成重大影响，这就要求我们要能够第一时间发现发生的意外，违法犯罪的手段也在不断进化，甚至普通的视频监控系统已经不能检测到罪犯的犯罪手段，因而，实际生产和生活需求对视频监控系统的要求也越来越高，同时，随着数字图像处理等技术的发展，动态监测、现场监控和远程监控都成为了现实，并且越来越多的技术人员投入到新一代的以网络为基础的网络视频监控系统的研究和开发上来。

研究背景和意义

视频监控系统在各行业的应用日渐广泛，视频监控系统已经不是单单在交通、安全、安保等行业应用，它在逐步向公众方向发展。 随着计算机、网络、通信技术以及图像处理技术的发展，视频监控制技术也有长足的发展。自美国"9·11事件"之后，城市内的应急系统怎样才能应对突发事件已经成了一个重要的问题。伴随着各种技术的飞速发展，犯罪手段不断更新升级，突发事件的种类不断增多、级别不断提升，这对视频监控系统的要求也就越来越高。视频监控系统中多目标场景下目标识别与跟踪技术在此基础上应运而生。通过视频监控系统中多目标场景下目标识别与跟踪技术，我们可以在运动员进行比赛时监控运动员的比赛情况，若有意外发生时可以及时进行处理；在容易发生火灾的地方设立视频监控以便在着火时第一时间发出警报，便于灾情的控制；在银行等地方设立视频监控，当有人有违法犯罪行为时能第一时间发现并发出警报。另外，视频监控系统还应用于各种大型的公共场所，包括机场、地铁站、商场、游乐园、广场等，用于检测、分类、和跟踪过往的行人车辆或者动物等，并判断是否存在异常行为，并在有异常行为时发出警报。

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