改进水平集的车辆检测算法

１ 视 频 车辆 检 测技 术
基于 视频 的车 辆检 测方 法主 要有 背景 差分 法 、 计模 型检 测算 法 、 于主动 轮廓 的方 法等 。 统 基
１ １ 背 景 差 分 法 ．
背景差 分法 是 目前运 动 目标检 测 中最 常用 的方法 之一 ［ 。这种 方 法 利用 当前 帧 图像 （ ） 背 ｚ， 与
第３ ３卷 第 ５ 期
２１ Ｏ Ｏ年 １ 月 ０
பைடு நூலகம்
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＵｎｖ ｒ ｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｎｎ ｏ ｒ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｌｉｏ ｉｇ ｏ
Ｖｏ ＿ ３ ＮＯ ５ Ｉ３ ．
Ｏ ｃ ．， ０１ ｔ ２ ０
改进 水 平集 的车 辆 检 测 算 法
赵 莹 ， 学 东 张
（ 宁科 技 大 学 电 子 与 信 息 工 程 学 院 ， 宁 鞍 山 １ ４ ５ ） 辽 辽 １ ０ １
摘 要 ： 对视频序 列的车辆检 测 ， 究 了常用的车辆检 测算 法。提 出一种 改进的基 于水平集 函数 的车辆 针 研
景 图像 Ｂ （ ） ｚ， 的差 分检 测运 动车 辆 。得到 前景 二值 图像 ＤＢ （ ． ｙ ， ）
）一 （） １
式 中 阈值 适 当选 择 ， 得 到较好 的前 景二 值 图像 。 可 １ ２ 混合高 斯分 布背 景模 型 ． 混合 高斯 分 布背景 模 型（ ｘｕ ｅ ｆ ａ ｓｉｎｍｏ ｅ ， Ｍｉｔ ｒ ｕ ｓ ｄ ｌ ＭＯ ） ｏｇ ａ ｓ ＧＳ 由于具 有 良好 的鲁棒 性 、 定性 而在 稳 图像 序列 处理 中得 到广 泛应 用 ］ 。在 高斯 分 布背 景 模 型 中 ， 图像 中的 每一 个 像 素 点 都 被 看作 一 个 过 程 ，｛ ， ， ， ｝ ｛ （ 。 Ｙ ，） １ ≤ ｔ ， 每 一 个像 素 点 建立 一个 有 ｋ个 高斯 分 布组 成 的 混合 高 。 … 一 Ｉ ｘ ， 。 ｉ ： ≤ｉ ｝对
轮 廓线模 型 。
２ 基 于水 平 集 方 法
１８ ９ ８年 ， Ｓ ｔｉｎ和 Ｏｓ ｅ 等提 出的水 平集 方 法是 Ｓ ａ ｅ 地 线 模 型 的一 个 实 现ｎ ］ 由 ｅｈａ ｈｒ ｎｋ 测 。水 平集 （ ｖ ］ ｅ） Ｉ ｅ ｓｔ 的基 本思 想是 将界 面看 成 高一维 空 间中某一 函数 （ 为 水平 集 函数 ） ｅ 称 的零 水平 集 ， 同时 界 面 的演 化也 扩充 到更 高一维 的空间 中 。将 水平 集 函数按 照 它所 满 足 的发 展方 程 进 行 演化 或 迭 代 ， 由于水 平集 函数 不断进 行演 化 ， 对应 的零水 平集 也在 不 断变 化 。当水 平 集 函数 演 化 趋 于平 稳 时 ， 化停 止 ， 演 得
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第３ 卷 ３
度 函数 。这 种方 法需要 对每 一个 点都 用一 个模 型来 描述 ， 法 的计 算 量 较 大 ， 储 的参 数多 ， 利 于 实 算 存 不
际应用 。
１ ３ 基 于 主 动 轮 廓 的 方 法 ．
Ｓａｅ ｎ ｋ 模型 是基 于主 动轮廓 方 法 的基 本模 型＿ ］ 能 够有 效 地 实 现对 边 界 的 准确 定 位 。Ｓ ａ ｅ又称 ６ ， ｎｋ 能量 最小化 运 动 曲线 模 型 。这 种方 法根 据所要 分 割 目标 的轮 廓手 动 确定 大 致 的 初 始轮 廓 曲 线 ， 将 其 并 初始 化在 图像 的平 面上 ； 后 ， 曲线 进 行能量 最小 化 变形 ， 其 被锁 定 在 分 割 目标 的边 界上 。在基 本 然 对 使 模 型 的基础 上 ， 为提 高模 型 的灵 活性 和准 确性 ， 分别 衍生 出 Ｂ样 条 曲线 、 又 函数 曲线 和点 分布 ３种新 的
检 测 算 法 。利 用 均值 法 建 立 背 景模 型 ， 用 背景 差 分 法 获 得 车辆 运 动 区域 位 置 ， 大 缩 小 水 平 集 函数 在 图 像 采 大
中 曲线 演化 的 范 围 ， 速 准 确 地 检 测 到 车 辆 。 快
关 键词 ： 车辆检测 ； 均值 法； 背景差分 法； 水平集函数
斯 模 型
Ｐ（ ｘ ）一 ｒ Ｘ ，／ｉ 三 ） ／ （ ， 一 ｌ （） ２
式 中 ： （ ＝ １ 为 ｔ 二 ∑ ＝） ＝ 时刻第 ｉ 个高 斯分 量 的权重 ； （ ， ， ， 为 ｔ Ｔ Ｘ 地 Ｉ ） 时刻 第 ｉ 高 斯分 量 的概 率 密 个
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ０ ２ １ —８ ２ 。 作 者 简 介 ： 莹 （ ９ ２ ） 女 ， 宁 鞍 山人 。 赵 １８ 一 ， 辽
ｔａ ｐｏ ｔ ｔｏｎ ｓ ｔ ｍ ， ＴＳ） 。 ｒ ｎｓ ｒ ａ ｉ ｙｓ ｅ Ｉ ［
基 于视 频 的车辆 检测 是对 运动 车辆 跟踪 与交 通事 件 分 析判 断 的前期 处 理 ， 有正 确 、 速 、 效地 只 快 有
检 测 出运动 的车 辆才 能跟 踪预 测轨 迹 ， 而 正确判 断 交 通事 件 。本 文对 常 用 基 于视 频 的 车辆 检 测 方法 从 进行 了探讨 ， 出一种 结合 背景 差分 法 和水平 集 函数 的车辆 检测 方法 ［ ， 通过 仿真 实验 进行 验证 。 提 ２并 ］
中 图 分 类 号 ： Ｐ ９ 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：６４１４（０００—４５ ５ Ｔ ３１ Ａ １７— ８２ １）５０８— ０ ０
随着 城市化 的发展 和汽 车 的普 及 ， 通运 输 问题 日益 严 重 ， 路 拥 挤 ， 通 事故 频 发 ， 通 环 境 恶 交 道 交 交 化 ， 何有 效地 提 高汽车 行驶 安全 性 ， 效 利用 交通 资 源 已经 成 为 各 国政 府 和 研 究 机 构共 同 面对 的 问 如 高 题 。为 了解 决交 通 事 故 问 题 ， 洲 、 国 、日本 等 发 达 国 家 都 在 大 力 发 展 智 能 交 通 系 统 （ｎｅｌ ｅ ｔ 欧 美 Ｉｔｌｇ ｎ ｉ