浙江省-新苗计划-科技成果推广项目申报书完整版

PAGEPAGE20附件3：项目编号：大学生科技成果推广项目申报书推广项目名称：基于DSP的多目标跟踪监控系统主要依托学科：信号与信息处理推广项目负责人：项目负责人专业：信号与信息处理学校名称：申报日期：2012年3月2日浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室制

填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式2份（均为原件），报送至团省委学校部。一、项目简介项目概况项目名称基于DSP的多目标跟踪监控系统项目性质（）基础研究（√）应用基础研究项目来源（）自主立题（√）教师指导选题起止时间自2012年4月至2013年4月项目状况1√、研发阶段2、中试阶段3、批量（规模）生产（选项打√）申请人姓名性别出生年月入学年月所在院系信息工程学院联系电话电子信箱项目组主要成员姓名年龄性别专业具体分工24男信号与信息处理软硬件整体构建与优化23男信号与信息处理跟踪与检测算法设计24男信号与信息处理软件编程，算法实现22男信号与信息处理硬件设计，电路搭建22女应用数学相关文档写作项目指导教师姓名性别出生年月主要研究方向图形图像处理和视频分析近三年获奖成果：国家级__等奖___项，省部级__等奖__项近三年科研经费____________万元，年均___________万元项目主要内容简介本项目设计思想源自上海市信息安全综合管理技术研究重点实验室开放课题（公共场所人群异常行为智能视频监控技术研究）中的部分内容。视频监控中最关键的技术就是运动目标的检测和跟踪,因为它是其他诸如行为理解、系统报警等操作的基础，可以在银行、交通监控、停车场、火车站等重要场所用于行人监控。运动目标跟中技术是计算机视觉领域的核心课题之一，具有十分重要的意义和广泛的实用价值。我们项目的工作就是从原始图像中提取出多个运动目标，对多个运动目标进行定位，进一步提取运动参数，最后完成一个具有多目标跟踪能力的智能系统。在多目标捕获和跟踪过程中，目标识别技术是非常重要的。我们采用计算目标特征信息和模板匹配的方法，设置一定条件实时更新特征信息和模板，实现了对目标的自适应判决识别。整个软件系统中采用链表+目标特征信息结构体的思想进行编程，有效地解决了目标多，信息杂，难以查找和管理的问题。我们从硬件和软件两方面同时着手,在DSP基础上进行运动多目标的检测与跟踪的研究，实现了快速变化图像的实时、准确地定位和跟踪，尤其是可以在恶劣环境下保证算法的稳定性，针对跟踪过程中个别目标丢失、出现新目标等特殊情况进行了较好的应对。二、项目目的意义（简要说明项目背景及实施必要性）在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐。从功能上讲，视频监控可用于安全防范、信息获取和指挥调度等方面。从应用领域上看，视频监控在各行各业都得到了广泛的应用，如机要部门的监视、控制和报警，社区物业管理中住宅小区、办公场所、智能大厦、停车场的无人监控等。运动目标检测与跟踪是对运动的目标进行检测，提取，识别和跟踪，获得运动目标的运动参数，如位置，速度，加速度等，从而进行进一步处理和分析，实现对运动目标的行为理解，以完成更高一级的任务，运动目标的自动跟踪系统技术是计算机视觉系统的核心是实现智能机器人和智能化武器等的关键技术之一，在军事、交通、生物、医学等多种领域都有广泛应用。在世界发达国家制定的高技术发展规划中，目标跟踪的地位十分引人注目。目标跟踪的核心是目标的自动提取、跟踪和事件的检测。智能化的监控系统可以大量减少工作人员，提高工作效率，极大的提高监控系统的性能，有着广泛的应用前景，具有重要的应用价值。这项技术主要涉及到计算机视觉，模式识别，以及人工智能等，因此还具有重要的理论意义。一个典型的智能监控系统包括视频采集处理、运动检测、多目标跟踪、目标行为分析、事件检测以及视频索引等几个主要模块。我们的项目主要对多目标检测跟踪模块进行了深入的研究。现在的监控摄像机对单个目标的跟踪准确度不是很高，而对多个目标同时准确跟踪更是一个难题，因此对多目标自动跟踪监控的研究就显得十分必要，本项目旨在克服现有技术缺陷，提供一种智能多目标跟踪视频监控系统。多目标检测跟踪进行研究具有十分重要的应用和理论价值，研究成果可以改善传统视频监控智能化差和精度低的缺点，实现快速变化图像的实时、准确地定位和跟踪，而且可以在恶劣环境下保证算法的稳定性。对社会经济发展、国防建设、社会治安有重要意义。三、技术路线与组织管理（简要说明项目试验研究、示范、推广等所采取的技术方案；为保证项目的顺利开展，从组织领导和行政管理方面所采取的形式和措施。）技术方案：本项目的第一阶段即研究和设计阶段主要上在学校完成，根据辅导老师指导和小组人员合作，进行系统设计。我们对多目标跟踪监控系统进行开发，投入更多的时间和精力去优化算法和性能，利用实验室已有设备和人员在硬件和软件上设计系统，使其达到所需功能，做出实际的产品成果。项目的第二阶段即项目的示范和推广主要在校外完成。主要注重于企业、生产部门的联合，加速成果转化。由于视频监控中最关键的技术就是运动目标的检测和跟踪,因为它是其他诸如行为理解、系统报警等操作的基础，所以我们主要在银行、交通监控、停车场、火车站等重要场所推广。2、组织管理：项目组全体人员对所有的研究设计与推广过程进行全程跟进，每个实验步骤均全程参与：项目负责人负责整个项目的实施与产品软硬件的整体设计优化；负责跟踪算法设计；负责编程及软件部分；负责DSP系统硬件电路设计。为保证项目的顺利展开，采取以下措施：第一，项目组成员签字承诺尽心尽力完成本职工作。第二，项目组成员以为小组长，在指导教师的指导下制定出项目规划，并按计划完成任务。第三，项目经费受学校、学院及老师的监督，重大花费需汇报。最后，项目组成员共同制定计划，将严格遵守有关规定、并遵守本申报书和预算表中规定的条款和内容，保证按计划进度完成项目任务。四、基础条件与保障措施（简要说明项目的前期工作基础，为项目实施所能提供的设备和试验、示范基地及其它条件；保证项目正常实施所需要研究人员、技术人员的配备、落实与解决途径。）1、项目指导老师教授曾主持过分析项目，可以对我们的项目进行有效的指导。2、的信号与信息处理学科是省的重点学科，包括：两个国家财政资助实验室，三个省财政资助实验室和两个校企合建实验室。电子信息实验中心的相关室验室设备相对较为齐全、并且本校及学院都大力支持学生的科研活动、实验室有专门的开放制度、让我们有充足的使用相关实验室及资源的机会、本课题的各功能模块均可以在这里完成。3、学校图书馆拥有大量、丰富的纸质或电子书籍和杂志，我们可以随时浏览和查阅各种资料，此外，我们还可以上网浏览、搜索此方面的知识，随时了解和掌握国内外在此方面的研究动态。4、项目组成员从事信号与信息处理专业，熟悉项目开发和设计，对本项目有很大的兴趣，且具备很高的热情，能服从分配，很好的按时完成计计划任务。所有的软件和硬件条件，都能满足我们进行该项目的要求，能帮助我们顺利的完成该项目。五、实施内容与任务分工（简要说明项目实施中主要的工作与技术内容；各项目参加单位在项目中的具体工作、任务和分工。）工作与技术内容本课题所研究的对象是由CCD摄像机实时采集的256色灰度图像序列，图像序列中存在多个运动目标，距离在50-200米的范围内，目标在图像上的成像面积大小在10x10像素至90x10像素之间，目标成像区域具有一定的几何形状特征和灰度特征。目标的运动轨迹是连续的，即相邻两帧的目标形心之间的距离不会太大，虽然有多个目标，但是每个目标的运动轨迹有着相似的运动规律。目标在运动过程中成像大小、形状会发生变化。算法设计多目标跟踪系统分为两个大的阶段：多目标捕获阶段和多目标跟踪阶段：多目标捕获阶段：又分为多目标搜索和多目标检测两个阶段。先对对输入的图像进行预处理，然后进入多目标搜索阶段，去除背景，得到所有的运动对象及其位置。搜索成功后进入多目标检测阶段，主要是通过图像分割方法检测目标。检测到了目标以后就自动生成波门，并提取目标特征信息，也将其存入另一个链表，称为多目标特征信息链表。多目标跟踪阶段：主要进行目标的轨迹预测，并用多个波门自适应跟踪目标的操作，同时对一些跟踪过程中的特殊情况进行处理。该阶段需要运用预测跟踪技术对目标可能存在的位置和区域进行预测，在此基础上用多个波门对目标进行自适应跟踪。系统整体算法流程图（2）软件设计包括主线程、视频捕捉线程、视频处理线程、视频显示线程。总程序流程图（3）硬件设计我们的多目标跟踪系统采用DM642DSP开发板进行实现，DM642是一个功能强大的多媒体处理器，可用来实现高速完成大数据量的数字视频／音频编解码处理。整个系统分为控制模块、视频采集模块、视频处理模块，视频显示模块、外围设备等。硬件设计图具体分工项目组导师将给项目组成员制定项目计划，督促他们按进度完成任务。项目组全体人员对所有的研究设计与推广过程进行全程跟进，每个实验步骤均全程参与：项目负责人负责整个项目的实施与软硬件的整体设计优化，包括监控系统构架、设备元器件购买等；负责检测、跟踪算法设计，使算法简洁稳定快速。负责软件编程，将算法用C语言实现，并移植到DSP芯片中。负责硬件电路设计，搭建DSP及其外围电路。负责文档写作和产品推广，积极与相关安防设备厂家联系，寻求合作投入生产。六、实施地点及示范推广规模（简要说明项目的各项工作与技术内容进行示范、推广的具体地点、基本情况与规模。）1.本项目拟与杭州华维电子设备有限公司等相关企业合作进行项目的推广。杭州华维电子设备有限公司是中国的监控产品供应商，致力于不断提升视频处理技术和视频分析技术，面向全国提供领先的监控产品、技术解决方案与专业优质服务，为客户持续创造最大价值。杭州华维电子设备有限公司的营销及服务网络覆盖全国，目前在中国大陆多个城市已设立分公司，为客户提供快捷、优质的服务。推广地点为杭州市下沙高教园附近的公共场所，车站等，从杭州周边开始由近及远推广，同时利用网络资源在全国各地推广该产品。2.本项目推广后预计生产规模能达到年产一千套。七、预期经济、社会及生态效益（项目实施后产生的经济、社会及生态效益）若该项目能按计划批量生产，并在社会上成功推广，将获得巨大的效益。经济效益随着社会的不断发展与进步，视频监控系统正在越来越多的引起人们的关注并应用在各种场合，而作为视频监控中的多目标检测、识别和跟踪技术无论在军事领域还是在民用领域均有广泛的应用。在民用领域包括银行、交通监控、停车场、火车站等重要场所已广泛的运用。在军用领域，它可以用于空中超视距多目标探测、跟踪与攻击，空中交通管制、卫星监控系统和机器视觉等。基于视频的多目标跟踪技术以经成为国际上研究的热门方向。总的来说，该项目的市场需求旺盛，但是它具有投入不高，效益值却很高的特点。社会效益在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐。从功能上讲，视频监控可用于安全防范、信息获取和指挥调度等方面，提供生产流程控制、大型公共设施安防、医疗监护、远程教育等多种服务。从应用领域上看，视频监控在各行各业都得到了广泛的应用，例如档案、文件室、金库等机要部门的监视、控制和报警；交通领域的高速路收费管理、交通违章和流量控制、车辆牌照管理和公路桥梁铁路等场所的远程图像监控；社区物业管理中住宅小区、办公场所、智能大厦、停车场的无人监控等。因此，基于多目标跟踪的视频监控能够产生很好的社会效应。3生态效益智能视频监控的目的是实时监视真实场景，获取实时的视频数据，提取和跟踪场景中的运动目标，记录目标的活动过程，通过计算机的自动分析，产生对目标活动状态的理解，从而向监控人员提供简洁有效的监控信息。其核心是目标的自动提取、跟踪和事件的检测。智能化的监控系统可以大量减少工作人员，提高工作效率，极大的提高监控系统的性能，有着广泛的应用前景，具有重要的应用价值。基于多目标跟踪的视频监控，它不会造成任何的环境污染；另一方面，它减少了大量的人类活动，对生态环保有很好的推动作用。因此它能产生很好的生态效益。八、计划进度与考核指标（指项目分年度实施的计划安排、具体指标和项目结束时要达到的技术与经济指标。计划进度与考核指标一定要明确、具体并尽可能量化。）计划进度：第一阶段（2012.04—2012.05）：搜集整理资料，调研。第二阶段（2012.06—2012.8）：购买器材，设计具体的实验方案。第三阶段（2012.90—2013.01）：系统设计，对硬件电路的分析和设计，程序的编写等。第四阶段（2013.01—2013.04）：对设备测试，项目组成员对成果示范推广。第四阶段（2013.04—2013.05）：撰写结题论文。考核指标：1、申请国家实用新型专利1项以上，获得自主知识产权；2、发表相关论文1-2篇。3、做出基于DSP的多目标监控的整个系统，达到如下技术指标：（1）在PC机上和DSP系统上验证,在一定误差范围内(<15%)，系统可以准确捕获到多目标。（2）在目标运动的一定速度范围内（0.5-20m/s），可以实时地连续跟踪1-3个目标。（4）系统在达到一定的实时性和跟踪精度的同时，有较强的抗复杂背景工作能力。4、联系相关安防设备厂家，实现项目产品的试生产。九、经费使用计划（包括经费预算及经费支出明细等）序号经费开支科目预算金额(元)1监控摄像头一部10002DM642DSP开发板一套20003监控显示器一台10004其他元器件15005论文版面及专利申请费用35006其他10007合计10000.0十、项目组承诺承诺书以上所填内容真实可靠，本项目组承诺：该项目立项后，将严格遵守有关规定、遵守本申报书和预算表中规定的条款和内容，保证按计划进度完成项目任务。项目组全体成员（签章）：年月日十一、学校审核意见：负责单位（公章）年月日十二、专家组审核意见专家组组长签章年月日十三、实施办公室审核意见公章年月日577100180309001209557903682285963308257710