Задания к лабам / 4 / ИТЗИлаб04

3

Московский государственный институт электронной техники

(технический университет)

Кафедра вычислительной техники

Дисциплина: «Инженерно-техническая защита информации»

(группы МП-33, 34)

Лабораторная работа №4

«Элементы алгоритмов выделения и сопровождения движущегося региона в кадрах видеоряда, полученного системой видеонаблюдения»

Составил: доцент каф. ВТ

Тельминов О.А.

Цель работы: изучение алгоритмов и их программной реализации (в среде MATLAB), позволяющих определять параметры движущегося региона в кадрах видеоряда, полученного системой видеонаблюдения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Одно из требований к профессиональным цифровым системам видеоконтроля – обязательное использование детектора движения.

Детектор движений – это программный модуль, основной задачей которого является обнаружение перемещающихся в поле зрения ТВ-камеры объектов. Система видеодетектирования движения автоматически привязывает источник тревоги к конкретной камере, в видеопотоке которой обнаружена подозрительная активность. Возможность первичного обнаружения тревоги детектором движения повышает эффективность системы видеонаблюдения, так как вероятность ложных срабатываний снижается и сотрудники охраны внимательнее относятся к сигналам тревоги.

Пользуясь источниками, указанные в списке литературы, ознакомьтесь с основными аспектами систем видеодетектирования.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Ответы на все контрольные вопросы должны быть отражены в отчете к лабораторной работе.

1. Технические средства получения видеоряда.

2. Пассивные и активные ИК детекторы движения. Размер зоны обнаружения, методы обработки сигнала, конструкция. Применение. Достоинства и недостатки.

3. Микроволновые датчики.

4. Требования, предъявляемые к эталонному описанию объекта.

5. В чем разница между обнаружением активности и вторжения?

6. Какими параметрами оперируют детекторы движения?

7. Виды размещения камеры наблюдения и соответствующие режимы работы детектора движения.

8. Перечислите оптимальные и нежелательные перемещения объекта/объектов по кадру с точки зрения качества работы детектора движения.

9. Интеллигентный детектор движения: принцип работы и основные составляющие.

10. Перечислите алгоритмы, применяемые при сжатии изображений. Дайте их краткое описание.

ПРАКТИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ

1. Выберите программную среду для создания видеоряда или используйте мультимедийную видеокамеру с соответствующим программным обеспечением.

2. Создайте в среде MATLAB интерактивное приложение, способное открывать тестируемый avi-файл. Выведите в окно управления номер текущего кадра и общее количество кадров в видеоряде. Добавьте органы управления для покадрового просмотра видеоряда. Убедитесь в работоспособности приложения.

3. Добавьте в приложение функцию преобразования цветного (RGB) avi-файла в черно-белый с 256 градациями яркости. Для этого самостоятельно найдите в Сети соответствующую формулу для перевода.

4. Добавьте возможность выбора положения и размеров маркера-прямоугольника в пределах кадра (мышью или заданием координат), его отображения, а также возможность вывода поверх кадра текстовой информации.

5. Добавьте орган управления порогом чувствительности алгоритма обнаружения. Запрограммируйте алгоритм обнаружения активности внутри маркера-прямоугольника. Убедитесь в его работоспособности, устанавливая маркер в различные положения и изменяя порог чувствительности.

6. Добавьте в приложение возможность вычисления и отображения гистограммы изображения, попавшего в пределы маркера-прямоугольника. Для вычисления гистограммы нужно обнулить вектор из 256 элементов (количество градаций изображения), пройти в цикле по элементам изображения и накопить в каждом элементе вектора число встретившихся элементов соответствующей яркости. Сравните полученную гистограмму с гистограммой того же изображения, вычисленную в PhotoShop’е.

7. Вернитесь к алгоритму обнаружения активности. При покадровом просмотре видеоряда установите взаимосвязь между изменением характера гистограммы до и после обнаружения активности.

8. Реализуйте алгоритмы межкадрового накопления, межкадрового вычитания и электронной стабилизации кадра.

9. Реализуйте любой из методов, описанных на сайте http://topazk.ru/ssl/Projects/Projects.htm

10. Ознакомьтесь с алгоритмами сжатия видеоданных [Прэтт, Красильников]. Реализуйте один из них для выделения движущегося региона в видеоряде.

ОТЧЕТНОСТЬ

По факту защиты лабораторной работы выставляется зачет с оценкой. Срок защиты работы – во второй половине текущей или в начале следующей лабораторной работы. При несоблюдении сроков оценка снижается на 1-2 балла.

Для защиты необходимо:

• предъявить аккуратно оформленный и отформатированный отчет в электронном виде (*.rtf, *.doc), содержащий:

– титульный лист;

– требуемые в задании ответы на теоретические вопросы;

– результаты лабораторного моделирования с соответствующими математическими выражениями, пояснениями и графическими зависимостями;

– выводы по лабораторной работе.

• ответить на вопросы по теме лабораторной работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Методы передачи изображений. Сокращение избыточности/ У.К. Прэтт, Д.Д. Сакриссон, Х.Г.Д. Мусманн и др. Под ред. У.К. Прэтта: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1983. – 264 с., ил. (шифр 621.397 М-545).

2. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. Теория передачи изображений и ее приложения. – М.: Радио и связь, 1986. – 246 с., ил. (шифр 621.397 К-78).

3. http://www.iitvision.ru – Институт информационных технологий, Лаборатория компьютерного зрения

4. http://www.digitals.ru/parsec.shtml – описание системы ВидеоПатруль16 "Парсек" на плате ввода изображений "Парсек"

5. http://www.ss.sp.ru/video/reo.html – описание систем наблюдения компании Philips

6. http://www.digitals.ru/vp_rukovod_3.shtml – руководство пользователя "ВидеоПатруль-4"

7. http://topazk.ru/ssl/Projects/Projects.htm – описание методов и демо для выделения регионов в видеоряде

8. http://www.os.tsl.ru/8.html – пассивные и активные ИК детекторы движения (кратко)

9. http://www.universalpartner.ru/bin/Exec/ru/FrontOffice/ItemModelList?ctg=2247 – датчики систем наблюдения (таблица с фото)

10. http://www.krinc.ru/gpavlic/Nma_2001/Shevchenko.htm – интересный алгоритм получения эталонного изображения

11. http://security.kz/main/Products/orion/index.htm – описание аппаратно-программного комплекса ОРИОН

12. http://www.security-bridge.com/rus/book/12_vmotion.php – описание принципов работы датчиков движения

13. http://www.incos.spb.ru/modetect.html – краткие советы, сведения и приемы использования датчиков движения

14. http://www.aviton.ru/text/alarmcom/alarmcom.htm – интеллигентные детекторы движения

15. http://arsenal.nm.ru/signal/SGN_B0/SGN_B0I0/index.htm – инфракрасные детекторы движения

16. http://www.bezopasnost.ru/knowhow/articles/video/30.html – видеодетекторы движения + технические аспекты видеонаблюдения

17. http://sunsite.nstu.ru/rus/deps/nich/eng/58.html – технические характеристики радиоволнового детектора движения Р-93

18. http://www.sec.ru/reviewsmgr.cfm?act=3&rid=261&pid=821 – описание пассивного инфракрасного извещателя "МИК - 01"

19. http://www.security-systems.com.ua/solutions/knowhow/mdetector.htm– интеллектуальный видеодетектор движений