基本信息
- 项目名称：
- 快速人脸检测跟踪系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是研发具有人脸快速定位和自动跟踪能力的网络监控系统，可广泛应用于银行营业场所、金库等重要场所，为公安机关侦破案件提供有价值的线索和证据。本作品的技术关键在于如何获取清晰人脸、解决多人脸跟踪中目标粘连、遮挡、个体对应问题。本系统能够对进入监控范围的人员进行全程检测跟踪以获得进入监控区域人员的清晰脸部图像，在安全防卫系统中可为公安系统侦破、分析案情提供有力的依据，具有重要的意义。
- 详细介绍：
- 本作品的目标是研发具有人脸快速定位和自动跟踪能力的网络监控系统，可广泛应用于银行营业场所、金库等重要场所，为公安机关侦破案件提供有价值的线索和证据。采用改进的Adaboost算法快速检测进入监控区域的人脸，直至获取清晰的脸部图像，对均值移动和贪心算法进行有机结合实现人脸跟踪。在解决多人脸跟踪均值移动算法会收敛于局部最大窗口和人脸的个体对应问题等方面有明显的创新。本作品的技术关键在于如何获取清晰人脸、解决多人脸跟踪中目标粘连、遮挡、个体对应问题。主要指标为：自动监测进入监控区域的人脸直到获取清晰的脸部图像，监控延时Tdelay≤10ms，对正常进入监控区域的单人脸，检测率 ≥ 95％；对已获取清晰图像的人脸全程跟踪，在回放过程可同时显示捕获的清晰人脸图像。 现有的监控系统基本上还是属于单点监控，只是对预先设置的监视范围进行监视和录像，不能对监视目标进行动态跟踪。进入监控范围的人员在这个区域中只要脸部不正对着镜头，摄像镜头很难清楚地拍摄到清晰的脸部图像。本系统能够对进入监控范围的人员进行全程检测跟踪以获得进入监控区域人员的清晰脸部图像，在安全防卫系统中可为公安系统侦破、分析案情提供有力的依据，具有重要的意义。 本项目在均值移动中引入贪婪算法，有效地解决了多人脸跟踪时,如果有两个或两个以上的人脸,相邻均值移动算法容易收敛到面积最大的人脸窗口,导致面积较小的人脸丢失的难题。引入卡尔曼滤波器和辅助窗口, 解决了多目标跟踪中个体对应的难题。具有很强的创新性和显著技术进步。 本作品具有功能强大的系统管理工具和友好的用户操作界面，使用简单方便。具有多种录像功能，可动态设置录像图像的质量。能自动完成全程监控进入监控范围的人员并获取清晰的脸部图像、通过对贪心算法和均值移动算法的有机结合解决多人脸跟踪目标粘连导致面积小的窗口目标丢失的问题、引入多辅助信息解决多目标跟踪的个体对应问题，使本作品适应范围广，推广前程好。可应用于智能监控、人机对话、病人监护、视频分析、视频编码等场合，特别适用于银行营业场所、金库等需要强有力的安保措施单位，既能减少犯罪行为造成的财产损失，同时也能为犯罪案件的日后取证提供有力的证据，具有广阔的应用前景和商业价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品的目标是研发具有人脸快速定位和自动跟踪能力的网络监控系统，可广泛应用于银行营业场所、金库等重要场所，为公安机关侦破案件提供有价值的线索和证据。采用改进的Adaboost算法快速检测进入监控区域的人脸，直至获取清晰的脸部图像，对均值移动和贪心算法进行有机结合实现人脸跟踪。在解决多人脸跟踪均值移动算法会收敛于局部最大窗口和人脸的个体对应问题等方面有明显的创新。本作品的技术关键在于如何获取清晰人脸、解决多人脸跟踪中目标粘连、遮挡、个体对应问题。主要指标为：自动监测进入监控区域的人脸直到获取清晰的脸部图像，监控延时Tdelay≤10ms，对正常进入监控区域的单人脸，检测率 ≥ 95％；对已获取清晰图像的人脸全程跟踪，在回放过程可同时显示捕获的清晰人脸图像。
科学性、先进性
- 现有的监控系统基本上还是属于单点监控，只是对预先设置的监视范围进行监视和录像，不能对监视目标进行动态跟踪。进入监控范围的人员在这个区域中只要脸部不正对着镜头，摄像镜头很难清楚地拍摄到清晰的脸部图像。本系统能够对进入监控范围的人员进行全程检测跟踪以获得进入监控区域人员的清晰脸部图像，在安全防卫系统中可为公安系统侦破、分析案情提供有力的依据，具有重要的意义。 本项目在均值移动中引入贪婪算法，有效地解决了多人脸跟踪时,如果有两个或两个以上的人脸,相邻均值移动算法容易收敛到面积最大的人脸窗口,导致面积较小的人脸丢失的难题。引入卡尔曼滤波器和辅助窗口, 解决了多目标跟踪中个体对应的难题。具有很强的创新性和显著技术进步。
获奖情况及鉴定结果
- 第十七届“挑战杯”华侨大学学生课外学术科技作品竞赛特等奖；2010年泉州市大学生创新创意竞赛一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品具有功能强大的系统管理工具和友好的用户操作界面，使用简单方便。具有多种录像功能，可动态设置录像图像的质量。能自动完成全程监控进入监控范围的人员并获取清晰的脸部图像、通过对贪心算法和均值移动算法的有机结合解决多人脸跟踪目标粘连导致面积小的窗口目标丢失的问题、引入多辅助信息解决多目标跟踪的个体对应问题，使本作品适应范围广，推广前程好。可应用于智能监控、人机对话、病人监护、视频分析、视频编码等场合，特别适用于银行营业场所、金库等需要强有力的安保措施单位，既能减少犯罪行为造成的财产损失，同时也能为犯罪案件的日后取证提供有力的证据，具有广阔的应用前景和商业价值。
同类课题研究水平概述
- 智能化人脸检测跟踪系统，即采用人脸检测和人脸跟踪为手段获取人脸清晰正面的图像，是近十几年才开始研究的课题。国外的人脸检测跟踪技术已经达到相对成熟的水平，在安全监控、视频会议、高级人机交互、医疗诊断等方面得到有效应用，并取得了显著成果。国内有关人脸检测跟踪方面的研究经过十年的发展，也取得了很大的成绩。清华大学智能技术与系统国家重点实验室采用差分图像方法对于办公桌前的人像进行了定位跟踪；中科院自动化研究所利用仿射变换方法，实现了人脸变形等环境下的人脸跟踪；北京理工大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学等也都致力于人脸跟踪技术的研究和应用开发。 但智能化人脸检测跟踪系统目前还是处于实验室研究阶段，还没有见到有关这方面产品的报道。市面上销售的智能化视频监控系统，多数只是采用摄像机作为报警探头，将摄像机获得的视频信号进行数字化，然后采用一些简单的实时数字图像处理技术对输入的数字化图像和背景图像进行比对，或在几帧图像中进行差分运算，当检测到监视区域场景发生较大变化即认为有目标入侵，给出报警信号。还没有一个针对银行营业场所等重要部门设计的能够对多人脸进行跟踪并提供清晰人脸图像信息的监控系统。由于现有的视觉监控系统不能智能地拍摄目标的具体特征和行为，在实际运用中，其录像资料往往不能提供确切有效的信息。 对多人脸跟踪的两个重要问题：（1）目标跟踪窗口相互遮挡可能会使均值移动算法收敛到面积较大的跟踪窗口，导致面积较小的人脸丢失；（2）多人脸跟踪的个体对应问题到目前为止还没有一个非常有效的解决方案。
