違章建築物的智能視頻監控方法
2023-09-17 08:23:10 1
違章建築物的智能視頻監控方法
【專利摘要】本發明提供一種違章建築物智能監控方法，包括步驟：建立背景歷史資料庫；對背景圖片進行預處理，消除背景圖片中光照的影響；對視頻圖像基於紋理模式和運動模式進行背景建模，濾除視頻圖像中的流動前景，獲得每一個監控預置點在不同時間節點下的背景圖片；將相同監控預置點在不同時相的背景圖片與歷史背景組合成新視頻流，在新視頻流中檢測動態目標；分析新視頻流中動態目標的變化特徵，基於建築物的變化特徵確定監控預置點是否有建築物；再結合監控預置點所在地塊的建築物規劃資料庫，判斷當前在建建築是否屬於違建。本發明的方法適於國土資源監察、督查系統上使用，確保監管效率和檢查的準確度，具有智能化、準確程度高、監控及時等優點。
【專利說明】違章建築物的智能視頻監控方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能監控【技術領域】，具體而言涉及一種違章建築物的智能視頻監控方法。
【背景技術】
[0002]城市違章建築物的存在給城市的規劃、建設和發展帶來了諸多危害。主要包括:(I)缺乏統一的規劃設計，破壞城市布局整體性，阻礙城市規划進程，增大城市規劃與建設成本；(2)建設質量沒有保障，存在火災等嚴重安全隱患和公共衛生隱患，甚至破壞或阻礙電網、通訊網絡等公共設施的檢修與維護；(3)破壞城市形象；(4)影響了相鄰之間的通風、採光，造成居住環境的惡化，增加安全隱患；(5)影響道路交通；(6)擴張無序嚴重影響到城市建設用地的構成從而極大地破壞了土地供求關係，甚至破環生態環境。目前城市規划行政主管有關部門主要通過人工巡查，熱線舉報的方式進行監管。這種監管措施實際運作起來存在很多弊端，其中監管效率低、智能化水平低等問題亟待解決。
[0003]國外發達國家對土地資源管理的研究主要側重於數據採集、生態監測、環境保護。由於體制的差異(土地私有制)，政府採用視頻技術進行土地利用管理，發現違法違規現象的需求幾乎不存在。
[0004]國內對土地利用管理大多停留在人工階段，如依靠12336舉報熱線、媒體曝光、年度衛片檢查、動態巡查等途徑實現土地利用管理，監管實時性差、人為監督效率低、人力投資性價比低。
[0005]隨著國土資源的合法利用受到國內各界越來越多重視，部分城市已率先提出了一系列創新性技術:利用視頻監控技術管理國有土地方案，取得了一定的效果。比如，北京市在2011年5月開始在順義試點這種土地執法新模式，目前已確定了 466個視頻監控點，可監控基本農田面積279.6萬畝，覆蓋比率達到90% ；2012年9月，天津市計劃投入1000萬元，用3年時間，在基本農田、礦山、違法用地行為易發區安裝遠程視頻監控設備，實施24小時全天候監控，監控邊界達330公裡，可對全市535萬畝基本農田中的約75萬畝進行監控；2011年11月，深圳市國土部門開通「天地網」數字監督平臺，並將定點視頻監控系統融入平臺，從「天上看、地上查、網上管、視頻探、群眾報」五方面建立了立體空間監管模式，實現了統一指揮、統一監督、統一管理、統一評價和統一發布。但這些視頻監控系統屬於純硬體平臺，監控獲取的視頻圖像中是否有違法違規行為，仍停留在人工判讀階段，自動化程度不高，缺乏智能化發現手段；方案效率低，容易漏判誤判，違法違規行為難以做到早發現、早處理。圖像作為人類獲取信息的重要來源，已經涉及到日常生產，生活的各個角落。隨著圖像、視頻處理技術的日新月異，其在各個領域的應用價值也得到了逐步的體現。把圖像、視頻處理技術拓展到城市建設監管領域，提高監測設備的智能化水平，從而提高城市規劃和城市建設監管的效率和力度，具有很大的經濟效益和社會意義。
[0006]智能視頻監控是目前機器視覺領域研究的熱點問題，具有廣闊的應用前景和技術上實現的可能性。近些年西方發達國家從政府到企業，從學術界到工業界都在智能視頻監控領域的研究上投入了巨大的精力，並且己經取得了很多實用的成果。美國國防高級研究項目署(TheU.S.DefenseAdvancedResearchProjectsAgencyDARPA)在 1997 年設立了以卡內基梅隆大學為首，聯合麻省理工學院等多所高等院校和研究機構參加的視頻監控項目(VideoSurveiIIanceandMonitoring, VSAM),主要研究了實時自動監控軍事和民用場景的視頻理解技術。1999年，歐盟六所科研機構共同實施了視頻監控和檢索重大項目ADVISOR(AnnotatedDigitalVideoforSurveiIIanceandOptimized Retrieval)，研究了公共運輸網絡的視頻分析問題，通過多攝像機對地鐵站點人的檢測與跟蹤監控，分析人和人群的密度、運動和行為等信息，用於檢測危險或犯罪行為。智能視頻監控在中國的應用和推廣時間並不長。但隨著我國經濟的快速發展，帶有一定智能的視頻監控系統已經是很多行業的迫切需求。
【發明內容】
[0007]本發明目的在於提供一種違章建築物的智能視頻監控方法，用於城市違章加蓋建築物的自動發現，利用數字圖像、視頻處理技術對目標監控區域的視頻圖像進行處理，建立監控目標的背景歷史資料庫，通過分析當前目標背景和歷史目標背景，自動發現違章加蓋建築物。
[0008]為達成上述目的，本發明所採用的技術方案如下:
[0009]違章建築物的智能視頻監控方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:對於每一個監控預置點採集視頻序列，濾除其中的流動前景後存儲入庫，形成背景歷史資料庫，所述流動前景包括人流、車流和自然微擾；
[0011]步驟2:對獲取的背景圖片進行預處理，消除背景圖片中光照的影響；
[0012]步驟3:對攝像頭輸出的視頻圖像基於紋理模式和運動模式進行背景建模，濾除視頻圖像中的流動前景，獲得每一個監控預置點在不同時間節點下的背景圖片；
[0013]步驟4:將相同監控預置點在不同時相的背景圖片與所述背景歷史資料庫中歷史背景組合形成新的視頻流，在新的視頻流中檢測動態目標；
[0014]步驟5:分析新視頻流中動態目標的變化特徵，基於建築物的變化特徵確定監控預置點是否有建築物，所述建築物的變化特徵是指建築物在建造過程中地理位置不變的特性，體現在圖像上即為動態目標在圖像上坐標位置呈直線上移的特徵；以及
[0015]步驟6:結合監控預置點所在地塊的建築物規劃資料庫，判斷當前在建建築是否屬於違建，其中所述建築物規劃資料庫為城鎮建築物規劃設計的資料庫。
[0016]進一步，所述步驟2中，採用圖像的標準差特徵來描述像素點，消除背景圖片中光照的影響，為背景建模提供有效的數據源，實現過程如下:
[0017]令R表示一個NXN圖像塊，對於該圖像塊R上的任意像素點P (i，j)，I (P)表示該像素點的灰度值，圖像塊R的標準差特徵可以定義為:
【權利要求】
1.一種違章建築物的智能視頻監控方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1:對於每一個監控預置點採集視頻序列，濾除其中的流動前景後存儲入庫，形成背景歷史資料庫，所述流動前景包括人流、車流和自然微擾； 步驟2:對獲取的背景圖片進行預處理，消除背景圖片中光照的影響； 步驟3:對攝像頭輸出的視頻圖像基於紋理模式和運動模式進行背景建模，濾除視頻圖像中的流動前景，獲得每一個監控預置點在不同時間節點下的背景圖片； 步驟4:將相同監控預置點在不同時相的背景圖片與所述背景歷史資料庫中歷史背景組合形成新的視頻流，在新的視頻流中檢測動態目標； 步驟5:分析新視頻流中動態目標的變化特徵，基於建築物的變化特徵確定監控預置點是否有建築物，所述建築物的變化特徵是指建築物在建造過程中地理位置不變的特性，體現在圖像上即為動態目標在圖像上坐標位置呈直線上移的特徵；以及 步驟6:結合監控預置點所在地塊的建築物規劃資料庫，判斷當前在建建築是否屬於違建，其中所述建築物規劃資料庫為城鎮建築物規劃設計的資料庫。
2.根據權利要求1所述的違章建築物的智能視頻監控方法，其特徵在於，所述步驟2中，採用圖像的標準差特徵來描述像素點，消除背景圖片中光照的影響，為背景建模提供有效的數據源，實現過程如下: 令R表示一個NXN圖像塊，對於該圖像塊R上的任意像素點P (i，j)，I (P)表示該像素點的灰度值，圖像塊R的標準差特徵可以定義為:
3.根據權利要求2所述的違章建築物的智能視頻監控方法，其特徵在於，所述顏色空間為RGB顏色空間和HSV顏色空間中的一種。
4.根據權利要求1所述的違章建築物的智能視頻監控方法，其特徵在於，所述基於紋理模式和運動模式進行背景建模的過程如下: 首先計算視頻圖像內每一幀中各個像素的紋理模式，表達為:
5.根據權利要求1所述的違章建築物的智能視頻監控方法，其特徵在於，所述步驟6中，在城鎮建築物規劃資料庫內自動進行搜索，檢索監控預置點所在地塊的建築物規劃數據，判斷當前在建建築是否屬`於違建。
【文檔編號】H04N7/18GK103491351SQ201310454722
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】張小國, 王慶, 朱柱 申請人:東南大學