Luận án Tiến sĩ Toán học: Kỹ thuật xử lý vùng quan sát và phát hiện bất thường của các đối tượng trong hệ thống camera giám sát

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:126

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: Hệ thống camera giám sát và các bài toán liên quan; các kỹ thuật chuyển tiếp camera trong hệ thống camera giám sát với nhiều camera; các kỹ thuật phát hiện bất thường trong giám sát video.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Toán học: Kỹ thuật xử lý vùng quan sát và phát hiện bất thường của các đối tượng trong hệ thống camera giám sát

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ _______________________________________________ NGÔ ĐỨC VĨNH KỸ THUẬT XỬ LÝ VÙNG QUAN SÁT VÀ PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TRONG HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC HÀ NỘI – 2016
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ _______________________________________________ NGÔ ĐỨC VĨNH KỸ THUẬT XỬ LÝ VÙNG QUAN SÁT VÀ PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TRONG HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC Chuyên ngành: Cơ sở Toán học cho Tin học Mã số: 62.46.01.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Năng Toàn Hà Nội – 2016
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan về nội dung trong bản luận án tiến sĩ với tên đề tài “Kỹ thuật xử lý vùng quan sát và phát hiện bất thường của các đối tượng trong hệ thống camera giám sát” là không sao chép nội dung cơ bản từ các luận án hay công trình khác, mà là công trình nghiên cứu thực sự của bản thân nghiên cứu sinh, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Đỗ Năng Toàn. Các kỹ thuật và những kết quả trong luận án là trung thực, đưa ra xuất phát từ những yêu cầu ứng dụng, chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ”. Tác giả luận án Ngô Đức Vĩnh
LỜI CẢM ƠN Luận án được thực hiện tại Viện Công nghệ thông tin, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Đỗ Năng Toàn – Viện Công nghệ thông tin ĐH Quốc Gia Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Đỗ Năng Toàn, Thầy đã có những định hướng quý báu giúp tôi thành công trong công việc nghiên cứu của mình. Thầy cũng động viên chỉ bảo cho tôi vượt qua những khó khăn và cho tôi nhiều kiến thức quý báu về nghiên cứu khoa học. Nhờ sự chỉ bảo của Thầy, tôi mới có thể hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô thuộc Viện Công nghệ thông tin, các anh chị em cán bộ trong phòng Công nghệ Thực tại ảo đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và đóng góp ý kiến cho tôi trong quá trình làm nghiên cứu sinh. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Công nghệ thông tin, Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Công nghệ thông tin – ĐH Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và làm luận án. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, đã tạo cho tôi điểm tựa vững chắc để có được kết quả như hôm nay.
5 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................... 3 LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... 4 MỤC LỤC ............................................................................................... 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT................................... 8 DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................... 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................... 10 MỞ ĐẦU ............................................................................................. 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN TIẾP VÀ PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG TRONG CÁC HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT ............................................................................................. 20 1.1. Hệ thống camera giám sát tự động .................................................... 20 1.1.1. Giới thiệu ................................................................................. 20 1.1.2. Các vấn đề cơ bản trong hệ thống camera giám sát tự động ... 23 1.2. Chuyển tiếp camera và phát hiện bất thường..................................... 27 1.2.1. Theo vết đối tượng với với nhiều camera ................................ 27 1.2.2. Bài toán chuyển tiếp camera .................................................... 34 1.2.3. Phát hiện bất thường trong giám sát video .............................. 36 1.3. Kết luận và vấn đề nghiên cứu........................................................... 41 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT XỬ LÝ VÙNG QUAN SÁT TRONG CHUYỂN TIẾP CAMERA .................................................. 43 2.1. Giới thiệu ........................................................................................... 43
6 2.2. Phân vùng giám sát ............................................................................ 44 2.2.1. Giới thiệu ................................................................................. 44 2.2.2. Giao cắt của hai đa giác ........................................................... 46 2.2.3. Phân chia vùng quan sát của hệ thống camera ........................ 48 2.2.4. Thực nghiệm ............................................................................ 52 2.3. Chuyển tiếp camera dựa vào đường ranh giới ảo .............................. 55 2.3.1. Đường ranh giới ảo .................................................................. 55 2.3.2. Tính toán va chạm của đối tượng với đường ranh giới ảo ...... 59 2.3.3. Kỹ thuật đề xuất ....................................................................... 65 2.3.4. Thực nghiệm ............................................................................ 66 2.4. Chọn lựa camera dựa trên hướng chuyển động của đối tượng .......... 70 2.4.1. Dự đoán vị trí và hướng chuyển động của đối tượng .............. 71 2.4.2. Biểu diễn mối quan hệ giữa các vùng quan sát của hệ thống .. 74 2.4.3. Thuật toán chọn lựa camera dựa vào hướng chuyển động ...... 75 2.4.4. Thực nghiệm ............................................................................ 78 2.5. Kết luận chương 2 .............................................................................. 80 CHƯƠNG 3: PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG DỰA VÀO QUỸ ĐẠO TRONG CÁC VIDEO GIÁM SÁT .................................................... 82 3.1. Giới thiệu ........................................................................................... 82 3.1.1. Tiếp cận dựa trên phân tích hình ảnh dòng video.................... 83 3.1.2. Tiếp cận dựa vào phân tích quỹ đạo ........................................ 86 3.2. Một số khái niệm, định nghĩa trong mô hình đề xuất ........................ 91 3.3. Phân đoạn quỹ đạo ............................................................................. 96
7 3.4. Phát hiện bất thường dựa trên phân đoạn tuyến đường ..................... 98 3.5. Thực nghiệm .................................................................................... 101 3.5.1. Thực nghiệm với quỹ đạo cho trước...................................... 101 3.5.2. Thực nghiệm với dữ liệu thu nhận từ video giám sát ............ 107 3.6. Kết luận chương 3 ............................................................................ 109 KẾT LUẬN ........................................................................................... 110 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ......................................... 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 113
8 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT AABB Axis Aligned Bounding Boxes BTF Brightness transfer function COR Co-occurrence Ratio FOV Field of View FSOM fuzzy self-organized map GMM Gaussian mixture model HMM Hiden Markov Model HOG Histogram of oriented gradients MDT Mixtures of Dynamic Textures MRF Markov Random Field NOVL Non – Overlapping OBB Oriented Bounding Boxes OVL Overlapping PCA Principal Component Analysis RGB Red Green Blue SRA Sparse Reconstruction Analysis VSAM Video Surveillance and Monitoring
9 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Các giá trị R, R0, R1..................................................................... 65 Bảng 3.1. Kết quả phân đoạn các đường đại diện của tuyến đường ........... 104 Bảng 3.2. Khảo sát độ tương tự từ quỹ đạo 254 tới các tuyến đường ........ 105 Bảng 3.3. Kết quả đo độ chính xác phát hiện bất thường trên dữ liệu video ............................................................................................................. 108
10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. Phòng điều khiển trong Trung tâm giám sát bằng camera .............. 14 Hình 2. Hệ thống giám sát với nhiều camera có vùng quan sát bị chồng chéo [43] ........................................................................................................ 16 Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống camera giám sát tự động [97] .............................. 23 Hình 1.2. Mô hình xử lý trong bài toán phát hiện đối tượng chuyển động .. 24 Hình 1.3. Quy trình theo vết đối tượng ........................................................ 26 Hình 1.4. Các phương pháp tiếp cận trong phát hiện bất thường [12] ......... 41 Hình 2.1. Một số hình thức phân vùng giám sát ........................................... 46 Hình 2.2. Các trường hợp giao nhau của hai đa giác .................................... 47 Hình 2.3. Với giao cắt đơn, số điểm giao cắt không quá 2 ........................... 48 Hình 2.4. Chia cắt phần giao giữa hai đa giác .............................................. 50 Hình 2.5. Phân chia vùng quan sát của hệ thống camera giám sát ............... 53 Hình 2.6. Phân vùng giám sát cho các camera của hệ thống giám sát ......... 54 Hình 2.7. Đường ranh giới ảo ....................................................................... 55 Hình 2.8. Đường ranh giới ảo và khu vực giám sát của mỗi camera............ 56 Hình 2.9. Vị trí của đối tượng với đường ranh giới ảo ................................. 57 Hình 2.10. Phép biến đổi homography ......................................................... 58 Hình 2.11. Đối tượng chuyển động và đường ranh giới ảo trong môi trường 3D ............................................................................................................... 58 Hình 2.12. Mặt phẳng tách và trục tách ........................................................ 60 Hình 2.13. Hình chiếu A lên đường thẳng d với tâm chiếu C0. ................... 61 Hình 2.14. Chiếu 8 đỉnh của hình hộp lên trục tách d .................................. 61 Hình 2.15. Kết quả chiếu 2 hình hộp lên trục tách d .................................... 63
11 Hình 2.16. Mô hình cấu trúc của hệ thống .................................................... 66 Hình 2.17. Sơ đồ thực hiện chương trình của hệ thống ................................ 67 Hình 2.18. Sơ đồ mặt bằng bố trí camera ..................................................... 68 Hình 2.19. Chuyển tiếp giữa 2 camera.......................................................... 69 Hình 2.20. Biểu đồ so sánh giá trị Precision ở mỗi camera .......................... 70 Hình 2.21. Biểu diễn mối quan hệ giữa các vùng quan sát của hệ thống ..... 74 Hình 2.22. Chọn lựa camera dựa vào hướng chuyển động của đối tượng ... 76 Hình 2.23. Biểu diễn mối quan hệ giữa vùng quan sát của hệ thống ........... 78 Hình 2.24. Kết quả thực hiện giải thuật chọn lựa camera............................. 79 Hình 3.1. Phát hiện bất thường dựa vào phân cụm quỹ đạo ......................... 89 Hình 3.2. Quỹ đạo chuyển động của đối tượng ............................................ 92 Hình 3.3. Tuyến đường ................................................................................. 95 Hình 3.4. Quỹ đạo được chia thành các giai đoạn ........................................ 97 Hình 3.5. Sơ đồ khối phát hiện bất thường dựa vào các phân đoạn của tuyến đường..................................................................................................... 99 Hình 3.6. Tập 200 quỹ đạo bình thường ..................................................... 102 Hình 3.7. Phân nhóm các quỹ đạo .............................................................. 103 Hình 3.8. Đường đại diện của mỗi tuyến đường......................................... 103 Hình 3.9. Kết quả phân đoạn đường đại diện của tuyến đường.................. 104 Hình 3.10. Phát hiện các quỹ đạo bất thường ............................................. 105 Hình 3.11. Các tuyến đường trong khu vực giám sát ................................. 107 Hình 3.12. Phát hiện bất thường trên dữ liệu video .................................... 108
12 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Xuất hiện từ những năm 1940, ban đầu hệ thống camera giám sát được dùng vào mục đích quân sự. Từ đó đến nay, trải qua 3 thế hệ, từ camera tương tự, đến camera kỹ thuật số và giờ đây là camera IP, hệ thống camera giám sát đã trở nên phổ biến và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong giao thông, người ta lắp đặt các camera giám sát ở các ngã ba, ngã tư, đường hầm, nhà ga và các vị trí quan trọng để giám sát giao thông, cảnh báo tình trạng ùn tắc, phát hiện các vi phạm luật giao thông của các phương tiện… Trong các bảo tàng, người ta sử dụng hệ thống camera trong việc giám sát các vật trưng bày để tránh trường hợp bị mất cắp. Tại các vùng nhạy cảm về an ninh, các hệ thống giám sát được thiết lập để có thể cảnh báo kịp thời những hành vi khả nghi liên quan đến khủng bố, trộm cắp, hỏa hoạn… Mặc dù không có thống kê chính thức, tuy vậy theo một nghiên cứu gần đây [33], ước tính có khoảng 1.85 triệu camera giám sát tại Vương quốc Anh, trong đó xấp xỉ 30.000 tại các điểm công cộng, số lượng camera giám sát gia tăng nhanh, điều này đòi hỏi cần thiết phải quản lý chúng và đây là một lĩnh vực nghiên cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm nhằm đáp ứng nhu cầu của thực tiễn [9]. Hệ thống camera giám sát có thể được thực hiện thủ công, bán tự động, hoặc hoàn toàn tự động. Trong các hệ thống giám sát video thủ công truyền thống, thường có một trung tâm điều khiển với một bức tường có gắn các màn hình hiển thị thông tin thu nhận từ các camera (Hình 1), các luồng video được quan sát bởi các giám sát viên trong thời gian thực, cho phép họ can thiệp nhanh chóng nếu có một sự kiện quan tâm được phát hiện. Việc xử lý trực tiếp của tất cả các luồng video là rất khó khăn do số lượng camera được triển khai
13 nhiều cùng với một lượng lớn dữ liệu thu nhận từ chúng, ước tính mỗi cá nhân trong các trung tâm giám sát theo dõi khoảng 20 – 100 camera cùng một lúc. Chính vì vậy, dữ liệu video đã được lưu trữ lại trên các phương tiện truyền thông kỹ thuật số trong một khoảng thời gian xác định, chúng được tái sử dụng để truy vấn, trích xuất thông tin hữu ích khi cần thiết như nhận dạng hoặc tìm kiếm bằng chứng. Tuy nhiên, khi số lượng camera tăng lên đáng kể thì rõ ràng đây là một nhiệm vụ hết sức khó khăn để một giám sát viên có thể theo dõi đầy đủ tất cả các đối tượng trong hệ thống, điều này dẫn đến khả năng bỏ sót các cảnh quan trọng tại các camera tăng lên. Nguyên nhân chính là sự mất tập trung của giám sát viên vào camera ngay tại thời điểm xảy ra sự việc, bởi hầu hết thời gian trong quá trình giám sát không có sự kiện đặc biệt nào xảy ra nên sau một thời gian theo dõi các hình ảnh mà không có vấn đề gì xảy ra, cơn buồn ngủ, sự mệt mỏi và sự giảm mức độ cảnh giác thường gây ra các sai sót trong việc phát hiện sự kiện quan trọng. Hơn nữa, khi cần truy vấn hoặc trích rút thông tin với các dữ liệu đã lưu trữ, đặc biệt là đối với các cơ quan an ninh chính phủ như cảnh sát, tìm kiếm một người nào đó quan tâm trong hàng trăm hoặc hàng ngàn giờ video ghi lại từ nhiều camera, phải cần một lượng lớn các cán bộ thực thi trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày để thực hiện, việc dành quá nhiều nhân lực trong thời gian dài sẽ dẫn lãng phí về thời gian và tài chính. Chính vì vậy, vấn đề giám sát tự động là nhiệm vụ hàng đầu trong hệ thống giám sát bằng camera nhằm hỗ trợ tối đa con người trong việc điều khiển, giám sát, giảm thiểu các sai sót không đáng có, đồng thời qua đó cũng giải phóng sức lao động của các giám sát viên. Các hệ thống hoàn toàn tự động là hệ thống có khả năng thực hiện nhiệm vụ giám sát ở các mức độ khác nhau không có sự can thiệp của con người, từ các tác vụ bậc thấp như: phát hiện
14 chuyển động tới các tác vụ bậc cao như phát hiện sự kiện, hành vi. Các hệ thống này cần có các kỹ thuật thông minh để theo dõi, phân loại và xác định các đối tượng được giám sát. Ngoài ra, nó còn thực hiện báo cáo và phát hiện các hành vi đáng ngờ, các hoạt động bất thường của các đối tượng trong khu vực giám sát. Hình 1. Phòng điều khiển trong Trung tâm giám sát bằng camera
15 Nói chung, một hệ thống giám sát hình ảnh tự động thường thực hiện các giai đoạn: Phát hiện đối tượng chuyển động, phân loại đối tượng, theo vết đối tượng, nhận biết hoạt động, hành vi của đối tượng và chuyển giao camera. Phát hiện đối tượng chuyển động là công việc đầu tiên của hầu hết các hệ thống giám sát bằng camera. Phát hiện chuyển động nhằm xác định vùng hình ảnh tương ứng với đối tượng di chuyển từ mỗi khung hình. Các quá trình tiếp theo như: theo vết đối tượng, phân tích hành vi phụ thuộc rất nhiều vào giai đoạn này. Theo vết đối tượng nhằm tìm ra đối tượng chuyển động từ khung hình này sang khung hình khác trong một dãy khung hình. Đầu vào của quá trình này là đầu ra của các quá trình phát hiện và phân lớp đối tượng chuyển động. Phân tích, nhận biết hành vi của đối tượng giám sát là một công việc quan trọng trong hệ thống giám sát trực quan, trong một số trường hợp, việc phân tích hành vi của đối tượng được giám sát là cần thiết để xác định xem hành vi của chúng là bình thường hay bất thường. Trong thực tế khi triển khai các hệ thống giám sát tự động, một camera là không đủ để quan sát bởi nó bị giới hạn về độ phân giải, thị trường quan sát. Do vậy, khi giám sát một vùng rộng lớn, người ta thường sử dụng nhiều camera thay vì chỉ dùng một camera. Có thể tổ chức một hệ thống giám sát nhiều camera theo hai hướng: Hệ thống các camera có vùng quan sát chồng chéo (OVL) hoặc vùng quan sát không chồng chéo (NOVL). Với mỗi hệ thống theo dõi bằng nhiều camera đều có những thách thức cần giải quyết, và thông thường các nghiên cứu đều giả định giải quyết trong một điều kiện cụ thể [44]. Việc sử dụng nhiều camera không chỉ cải thiện vùng theo dõi mà còn mang đến sự linh hoạt hơn khi giám sát đối tượng, đặc biệt là sự theo dõi liên tục khi đối tượng di chuyển qua các khu vực. Một vấn đề cần được giải quyết trong hệ thống giám sát có nhiều camera đó là sự xuất hiện hoặc biến mất của đối tượng từ camera này sang camera khác, hay còn gọi là sự chuyển tiếp
16 camera. Chuyển tiếp camera là một quá trình quyết định chuyển giao một đối tượng di chuyển từ camera này tới camera khác và là một bước quan trọng để có được sự theo dõi liên tục nhãn của các đối tượng cùng với hành trình của nó trong hệ thống giám sát có nhiều camera [16], với việc chuyển tiếp camera, hệ thống giám sát với nhiều camera sẽ có được những lợi thế từ các camera đơn lẻ có thị trường bị giới hạn. Tuy nhiên, việc chuyển tiếp giữa các camera là một nhiệm vụ khó khăn [63] bởi nhiều nguyên nhân. Nguyên nhân chính là do thông tin về cùng một đối tượng sẽ rất khác nhau khi nhìn từ mỗi camera. Thực tế cho thấy, khi quan sát từ các camera thì mỗi camera có một góc nhìn khác nhau về cùng một đối tượng và các đối tượng thường cách xa nhau theo thời gian và không gian. Sự xuất hiện của cùng một đối tượng ở camera này có thể rất khác so với camera khác (Hình 2), do khác nhau về sự chiếu sáng, tư thế và các đặc điểm của mỗi camera [44]. Hình 2. Hệ thống giám sát với nhiều camera có vùng quan sát bị chồng chéo [44] Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm giải quyết bài toán theo dõi liên tục khi đối tượng di chuyển qua các camera, phần lớn các nghiên cứu đều tập trung vào việc tìm cách thiết lập sự tương ứng của các đối tượng ở camera này
17 với các camera khác, thực chất là đối sánh các đối tượng nằm trong vùng giao nhau giữa các trường quan của các camera trong môi trường 2D [44]. Nhiều kỹ thuật đã được áp dụng như: sử dụng lược đồ màu, mô hình xác suất [14], mạng Beysian, mô hình Markov, hình học pipolar [102], đường FOV [52], [53], [55]. Các nghiên cứu này mới chỉ dừng ở việc chuyển tiếp đối tượng, tức là tìm cách thiết lập sự tương ứng giữa các đối tượng chuyển động ở các góc nhìn khác nhau của mỗi camera, việc xác định một cơ chế để lựa chọn một camera cho một số đối tượng chuyển động và chuyển tiếp chúng từ camera này sang camera khác để việc theo dõi được liền mạch là vấn đề đang được nghiên cứu. Việc chuyển tiếp camera thường yêu cầu khối lượng tính toán lớn khi phải thực hiện các thao tác như: xác định thời điểm và camera nhận chuyển tiếp, bàn giao đối tượng. Do vậy, để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống thì việc thường xuyên chuyển đổi giữa các camera cần được giảm thiểu, đây là trọng tâm nghiên cứu của luận án, chi tiết được trình bày trong chương 2 của luận án. Xuất phát từ thực tế trên, luận án lựa chọn đề tài “Kỹ thuật xử lý vùng quan sát và phát hiện bất thường của các đối tượng trong hệ thống camera giám sát”. Luận án tập trung nghiên cứu hai đối tượng chính trong hệ thống camera giám sát đó là: chuyển tiếp camera và phát hiện chuyển động bất thường. 2. Mục tiêu nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:  Thứ nhất: Hệ thống camera giám sát và các bài toán liên quan;  Thứ hai: Các kỹ thuật chuyển tiếp camera trong hệ thống camera giám sát với nhiều camera;
18  Thứ ba: Các kỹ thuật phát hiện bất thường trong giám sát video. 3. Phương pháp nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu sự cần thiết của hệ thống camera giám sát và các mục tiêu chính của luận án, phương pháp nghiên cứu của luận án được xác định gồm:  Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với khảo sát, phân tích và đánh giá thông qua thực nghiệm.  So sánh, phân tích và đánh giá các kết quả nghiên cứu của luận án với các kết quả trong những công trình của các tác giả khác đã công bố. Trên cơ sở đó, đưa ra những phương pháp, kỹ thuật mới và đề xuất cải tiến.  Công bố, trao đổi, thảo luận và báo cáo tại các buổi seminar, hội thảo, hội nghị khoa học… 4. Những đóng góp mới của luận án Có thể khái quát các kết quả chính của luận án như sau:  Đề xuất kỹ thuật phân vùng giám sát cố định cho các camera trong hệ thống camera giám sát dựa trên quan hệ hình học giữa thị trường quan sát của các camera, giúp giảm thiểu số lần tính toán chuyển tiếp camera thông qua việc giảm thiểu các cạnh của đa giác quan sát trong vùng giao nhau giữa các camera trong hệ thống OVL. Kỹ thuật đề xuất được công bố trong Chuyên san của Tạp chí Công nghệ thông tin và Truyền thông năm 2014.  Đề xuất một cách tiếp cận giải quyết việc chuyển tiếp camera dựa trên việc tính toán sự va chạm của đối tượng chuyển động với đường ranh giới ảo, kỹ thuật đề xuất đã được công bố tại Tạp chí Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam năm 2013.
19  Đề xuất một kỹ thuật giải quyết việc chuyển tiếp camera thông qua việc lựa chọn camera, nhằm giảm thiểu số lần chuyển tiếp camera khi giám sát đối tượng. Kỹ thuật đề xuất đã được trình bày và đăng trong Kỷ yếu Hội nghị Quốc Gia “Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin – FAIR” năm 2013.  Đề xuất một kỹ thuật phát hiện chuyển động bất thường dựa vào quỹ đạo chuyển động của đối tượng. Kỹ thuật đề xuất cho phép thao tác trên các quỹ đạo không hoàn chỉnh, đáp ứng được yêu cầu triển khai thời gian thực. Kỹ thuật đề xuất được công bố tại Chuyên san của Tạp chí Công nghệ thông tin và Truyền thông năm 2015. 5. Bố cục luận án Luận án bao gồm phần mở đầu, kết luận và 3 chương nội dung: Chương 1: Tổng quan về chuyển tiếp camera và phát hiện bất thường trong các hệ thống camera giám sát. Các vấn đề chung về giám sát tự động trong hệ thống camera giám sát, cùng với các bài toán liên quan được khảo sát và trình bày trong chương này. Chương 2: Một số kỹ thuật xử lý vùng quan sát trong chuyển tiếp camera. Đề xuất các kỹ thuật xử lý vùng quan sát trong việc giải quyết bài toán chuyển tiếp camera nhằm mục đích giảm thiểu các thao tác tính toán chuyển tiếp camera, từ đó giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống camera giám sát. Chương 3: Phát hiện bất thường dựa vào quỹ đạo trong giám sát video. Chương này trình bày tóm lược về các hướng tiếp cận, các kỹ thuật đã được áp dụng giải quyết bài toán phát hiện bất thường trong giám sát video, từ đó đề xuất một kỹ thuật phát hiện bất thường trong giám sát video dựa vào phân tích quỹ đạo chuyển động của đối tượng.
20 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN TIẾP VÀ PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG TRONG CÁC HỆ THỐNG CAMERA GIÁM SÁT Nghiên cứu về hệ thống camera giám sát thông minh là một trong những chủ đề rất được quan tâm trong lĩnh vực thị giác máy tính, với mục đích nhằm trích xuất một cách hiệu quả những thông tin hữu ích từ một số lượng lớn các video thu được từ các camera giám sát bằng cách tự động phát hiện, theo dõi, nhận biết, phân tích và hiểu các hành vi hoạt động của các đối tượng được giám sát. Trong chương này, luận án trình bày sơ lược về một số vấn đề cơ bản của hệ thống camera giám sát tự động cùng với các khảo sát liên quan đến bài toán chuyển tiếp camera và phát hiện bất thường trong các hệ thống camera giám sát. 1.1. Hệ thống camera giám sát tự động 1.1.1. Giới thiệu Ra đời từ những năm 1930, camera đã trở thành một phần của cuộc sống hiện nay. Với những tiến bộ công nghệ gần đây, camera đã trở nên phổ biến hơn, nó có mặt từ máy tính để bàn, máy tính xách tay, đến thiết bị di động và nhiều thiết bị khác sử dụng hàng ngày. Ngày càng nhiều các hệ thống giám sát bằng camera được triển khai và đã chứng minh được tính hiệu quả nhất định trên một số lĩnh vực như giám sát hoạt động con người, giám sát giao thông,... Trong giao thông, người ta lắp đặt các camera giám sát ở các nơi đường giao nhau, đường hầm, nhà ga và các vị trí quan trọng để giám sát giao thông, dự báo tình trạng ùn tắc, điều phối phân làn giao thông, phát hiện các vi phạm luật giao thông của các phương tiện… Trong các siêu thị, kho bãi, bảo tàng, người ta sử dụng hệ thống camera để giám sát hoạt động của nhân viên, khách