緒論

1.1. 研究動機與目的

近年來由於科技進步與硬體技術突破，促使監控攝影機成本降低且體積更 小，而可廣泛裝設於都市大樓、街道、角落與重要公共設施中。又因電腦和網路 的快速發展，促進了監控影像的數位化，使得所拍攝的資料日益龐大，“該如何”

藉由軟體更有智慧的自動管理這些龐大資料已成為趨勢。

而本實驗室與蒙恬科技公司合作，共同建構了一個監控影像資料庫，提供各 場景日間彩色及夜間紅外線的監控影像資料。為了讓使用者有效率的使用此資料 庫，在本篇論文中，提出了一套以前景物的移動軌跡為主的搜尋方法，藉由蒙恬 所提供的監控影像偵測技術為基礎，假設已得知前景物體的外接矩形(Bounding Box)條件下，對物體在不同情況下的移動狀態進行分析，並依其移動狀態將這些 外接矩形按照時間順序建構出移動軌跡，作為監控影像資料庫的索引。

而在搜尋介面上，由於傳統文字介面為主的查詢對於使用者而言，比較無法 直觀找出所需要的資訊。因此我們採用手繪輸入圖形的搜尋介面，讓使用者在畫 面上繪出欲搜尋的移動軌跡，再與資料庫建構好的索引比對後，即可找到最相似 的內容，如此一來使用者能更便於操作此系統。

此外由於我們資料庫僅使用外接矩形、座標、移動軌跡等基本資訊來描述物 體，可以廣泛包含不同場景的影片，來供給其他數位監控系統來評估該系統在物 體偵測（object detection）、物體追蹤（object tracking）、物體分類（object

classification）與事件辨識（event recognition）等各功能的優缺[13]。此外還可與 其他系統評測結果作一個比較對照，藉此我們希望能建立出開放的共同檢測平 台，進而促進數位監控產業的升級與發展。

1.2. 相關研究

對於影像資料庫而言，一般可分為以單一張畫面得到的圖片格式，或由多張連 續畫面組成的影片格式來做為儲存單位。而在影像的內容檢索上，常見一種是以 空間的視覺特徵為主，如顏色（color）、紋理（texture）和外形（shape）等，通常 用於單張畫面的圖片搜尋上，其資料庫系統目前有QBIC、VisualSEEK、PhotoBook 和Virage等[1]。而另一種則是物體在時間軸上的變化特徵，通常以物體的移動軌 跡（trajectory）來表示，而VideoQ[2]就是一個提供依此特徵對連續畫面的影片進 行搜尋之資料庫系統。

在數位監控技術中如行人行為辨識[3][4]、交通安全監控[5]等都是利用物體的 移動軌跡來做擷取、比對與應用，而監控影像資料庫也常以軌跡作為索引，如行 人移動行為資料庫，以行人移動路徑為基礎[6]，藉由訓練資料建立行人的常用路 徑，依此來查詢有多少行人經過或知道此行人在哪一路徑上，並判斷是否為異常 行為。而在交通監控資料庫上，會先以小區塊為單位計算出行人、車輛的移動向 量，濾除掉雜訊的移動向量後，再將這些移動向量整合成一總向量代表物體的移 動方向與位置[7]，最後透過軌跡比對尋找出最相似的前景物體。

在建立索引值之後，接著是如何對物體的移動軌跡進行比對，達到資料庫查詢 的功能。在軌跡比對上時間長度（duration）、取樣頻率（frame rates）與時間間距

（time difference）各因素都會影響比較結果，當在相同時間長度、取樣頻率與時 間間距下，通常會取兩軌跡在各時間的位置之總差距[10]來做比對，但此方法在兩 軌跡具相同時間長度卻有不同取樣頻率（different frame rates）或是不同規則的時 間間距（uneven time difference）就無法使用。上述狀況可使用面積差距公式[11]

來加以克服，但假若兩軌跡對應之時間長度不相同（different duration），就得使用 隱藏馬可夫模型（Hidden Markov Model）的方法[12]來進行軌跡比對。

1.3. 系統流程

Building Video Indexes Building Bounding Boxes

TrackIN Detection

Tracking

Inputing Video

Detecting Noises

User

Results

Graphic Search Interface Surveillance Video

Database

Adding Attributes

Building Object Trajectories

1.4. 本論文各章節介紹

本篇論文全文共分為五章，除了本章為緒論外，第二章介紹監控影像資料庫 系統的架構與目前所收集到日間彩色及夜間紅外線各場景的影片資料。第三章則 是說明對代表前景物的外接矩形進行追蹤的方法，以及對追蹤所建立物體的移動 軌跡如何做雜訊偵測，並在濾除雜訊後對實際物體的移動軌跡附加屬性，最後透 過圖形化軌跡搜索介面來實現資料庫的查詢。而第四章是對單一物體移動、多個 物體移動等各種狀態實驗的結果，以及探討追蹤失誤的原因與雜訊偵測的問題。

最後第五章為結論並說明本研究未來的一些研究方向。