平均背景建模法

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实验结果分析

实验结果分析

3.4.2实验结果分析为验证算法的效果,用本文算法对一些序列进行了测试,并与基于多帧jF均法的算法、基于混合高斯模型的算法以及基于码本模型的算法进行比较。

(1)第一组实验分辨率为352×288的halI序列:图3.8给出了运动目标检测算法的试验结果对比,采用的方法分别是:帧差法、基于多帧平均的背景建模、基于码本的背景建模以及本文提出的背景建模方法。

可见帧差法的效果最差,其获取的目标只有轮廓,而且非常不完整;多帧平均法的结果比帧差法略好,但其内部空洞仍旧比较大,严重时目标出现了断裂的情况;码本算法的结果比较好,其检测到的目标不含有阴影,噪声较少,但也造成了其目标在腿部等细节部分出现断裂的情况。

本文算法提取的目标虽然含有微小噪声,但其提取的目标完整,内部空洞少,而且对于微小的噪声,通过形态学滤波后,能够顺利去除。

藕藏溉藏魔(a一3)50帧(a-4)55 I帧(a)原始序列(f-2)45 I帧(f-3)50帧(1"-4)55帧ff)Jr≥态学处理后的分割结果訇3.8 4种不同方法的检测结果表3.1 halI序4,-0结果检测方法帧差法多帧平均法码本算法本文I平均耗时(ms) 0.8ms 4Ins l 5nls 1 C(2)第二组实验分辨率为768x 576的自拍序列,含有摆动的树叶以及水波:图3.9给出了运动目标检测算法的试验结果对比,采用的方法分别是:基于混合高斯模型的检测方法、基于码本的背景建模以及本文提出的背景建模方法。

可以看出:基于混合高斯模型的检测方法对于抖动的树叶以及水波的抗干扰性差,误将其检测为运动目标;码本算法的结果比较好,其检测到的目标不含有很大的噪声,但其并不能消除全部的干扰,而且其目标在腿部、等细节部分出现了断裂的情况。

相比较而言,本文算法提取的目标虽然含有微小的噪声,但其对于抖动的树叶以及水波能够将其作为背景提取出来,而且其提取的目标完整,内部空洞少,对于微小的噪声,通过形态学滤波后,能够顺利去除。

详细介绍上述背景建模的原理和作用。

详细介绍上述背景建模的原理和作用。

详细介绍上述背景建模的原理和作用。

背景建模是图像处理和计算机视觉领域中的一个关键技术,它可以将图像中的前景和背景分离出来,是很多应用的基础,如视频监控、运动检测、基于内容的图像检索等。

在背景建模中,首先需要将一个场景中的静态背景建模出来。

这个过程中需要一系列的框架和算法来进行图像的处理和分析。

最初的背景建模方法可以被理解为几个阶段的连续处理,首先将一个视频序列的每个像素的值当做时间序列数据,然后对于像素序列使用统计方法(如高斯混合模型、均值移动等)对数据建模,并估计出每个像素点的背景模型。

之后,使用更新的算法来调整原有算子,以使得该算法可以跟踪物体的运动轨迹,进而完成功能和目标的跟踪。

背景建模的过程中,需要依靠一些假设和前提。

首先需要假设场景中的物体并不是彻底的静止不动的,背景建模的过程中,我们可以接受在场景中运动的一些物体,但是我们假定背景应该是一个静态的部分。

这个假设是默认成立的。

第二个假设是场景中的物体的底部有部分是与背景相同的,因此,在背景建模中,我们可以将底部设定为接近于背景的部分,然后我们可以在这个基础上对其他的物体进行关注。

通过这么做,背景建模就可以忽略掉底部部分的影响,直接从图像中筛选出目标物体,然后进行进一步的图像分析和处理。

背景建模的作用是将场景中的静态背景和动态前景进行有效的区分和提取,为后续的目标检测、跟踪、分割等任务提供了基础。

通过背景建模技术,我们可以消除光照变化、天气变化等因素对图像的干扰,使得我们对于物体的目标分析更加准确、清晰。

此外,背景建模还可以将场景中的多个目标进行分离,提高了视觉系统的识别能力。

然而,背景建模的精度和效率仍然面临许多挑战。

例如,场景中出现的相似物体容易产生干扰,不稳定的光照和天气变化也会对背景建模的精度造成影响。

因此,未来,需要不断优化和改进背景建模方法和算法,提高背景建模的性能和鲁棒性。

视频检测和运动目标跟踪方法总结

视频检测和运动目标跟踪方法总结

视频检测和运动目标跟踪方法总结目前常用的视频检测方法可分为如下几类:光流法,时域差分法,背景消减法,边缘检测法,运动矢量检测法[2]。

一、光流法光流法[1]是一种以灰度梯度基本不变或亮度恒定的约束假设为基础对运动目标进行检测的有效方法。

光流是指图像中灰度模式运动的速度,它是景物中可见的三维速度矢量在成像平面上的投影,表示了景物表面点在图像中位置的瞬时变化,一般情况下,可以认为光流和运动场没有太大区别,因此就可以根据图像运动来估计相对运动。

优点:光流不仅携带了运动目标的运动信息,而且还携带了有关景物三维结构的丰富信息,它能够检测独立运动的对象,不需要预先知道场景的任何信息,并且能够适用于静止背景和运动背景两种环境。

缺点:当目标与背景图像的对比度太小,或图像存在噪音时,单纯地从图像灰度强度出发来探测目标的光流场方法将会导致很高的虚警率。

且计算复杂耗时,需要特殊的硬件支持。

二、时域差分法时域差分法分为帧差法和改进的三帧双差分法。

1.帧差法帧差法[8]是在图像序列中的相邻帧采用基于像素点的时间差分, 然后阈值化来提取出运动区域。

视频流的场景具有连续性,在环境亮度变化不大的情况下,图像中若没有物体运动,帧差值会很小;反之若有物体运动则会引起显著的差值。

优点:时域相邻帧差法算法简单,易于实现,对背景或者光线的缓慢变化不太敏感,具有较强的适应性,能够快速有效地从背景中检测出运动目标。

缺点:它不能完全提取运动目标所有相关像素点,在运动实体内部不容易产生空洞现象。

而且在运动方向上被拉伸,包含了当前帧中由于运动引起的背景显露部分,这样提取的目标信息并不准确。

2.三帧双差分法三帧双差分法与相邻帧差法基本思想类似,但检测运动目标的判决条件上有所不同。

三帧双差分较两帧差分提取的运动目标位置更为准确。

三、背景消减法背景消减法[4]是将当前帧与背景帧相减,用阈值T判断得到当前时刻图像中偏离背景模型值较大的点,若差值大于T则认为是前景点(目标);反之,认为是背景点,从而完整的分割出目标物体。

背景建模算法

背景建模算法

背景建模算法1 基本原理视频图像中运动目标检测的一种方法,其基本思想是对图像的背景进行建模。

一旦背景模型建立,将当前的图像与背景模型进行某种比较,根据比较结果确定前景目标(需要检测的运动目标)。

2 难点(1)环境光照的变化(光照突然性的变化和缓慢的变化)(2)背景的多模态性(背景中存在的细微的运动将影响前景目标检测的结果)(3)运动物体的阴影(4)图像噪声(5)新的不动的物体进入到背景中(如何快速适应背景的变化)3 分类背景建模方法可以分为两类,颜色背景模型和纹理背景模型。

3.1 颜色背景模型颜色背景模型其思想是对图像中每个像素的颜色值(灰度或彩色)进行建模。

如果当前图像坐标(x,y)上的像素颜色值与背景模型中(x,y)上的像素颜色值有较大差异时,当前像素被认为是前景,否则为背景。

颜色背景模型的一个最明显的缺点是对阴影敏感,即将阴影误检测为运动目标。

在特定场合下,需要在检测后对阴影进行抑制和消除。

3.1.1 平均背景模型平均背景模型(Average Background Model)是一种简单、计算速度快但对环境光照变化和背景的多模态性比较敏感的一种背景建模算法。

其基本思想是:计算每个像素的平均值作为它的背景模型。

检测当前帧时,只需要将当前帧像素值I(x,y)减去背景模型中相同位置像素的平均值u(x,y),得到差值d(x,y),将d(x,y)与一个阈值TH进行比较,那么得到输出图像output的值如下:(3-1)(3-2)这里TH可以采用自适应算法进行确定,需要计算每个像素的帧间差的平均值和标准差。

公式如下:令代表t时刻的图像中(x,y)处的像素值,inter代表两帧之间的间隔,通常设置为3,令如下:(3-3)(3-4)(3-5)M通常要足够大(>30+inter)来保证和的精确性。

得到了和后TH可以这样确定:TH = + (3-6)其中一般设置为2。

为了提高算法的鲁棒性,可以在检测完之后要对背景模型进行更新,对于所有像素(x,y),令,,更新后分别为,,:(3-7)(3-8)(3-9)这里为学习率(0~1),越大,对背景变化的适应速度越快。

前景检测算法_1(codebook和平均背景法)

前景检测算法_1(codebook和平均背景法)

前景检测算法_1(codebook和平均背景法)前景分割中一个非常重要的研究方向就是背景减图法,因为背景减图的方法简单,原理容易被想到,且在智能视频监控领域中,摄像机很多情况下是固定的,且背景也是基本不变或者是缓慢变换的,在这种场合背景减图法的应用驱使了其不少科研人员去研究它。

但是背景减图获得前景图像的方法缺点也很多:比如说光照因素,遮挡因素,动态周期背景,且背景非周期背景,且一般情况下我们考虑的是每个像素点之间独立,这对实际应用留下了很大的隐患。

这一小讲主要是讲简单背景减图法和codebook法。

一、简单背景减图法的工作原理。

在视频对背景进行建模的过程中,每2帧图像之间对应像素点灰度值算出一个误差值,在背景建模时间内算出该像素点的平均值,误差平均值,然后在平均差值的基础上+-误差平均值的常数(这个系数需要手动调整)倍作为背景图像的阈值范围,所以当进行前景检测时,当相应点位置来了一个像素时,如果来的这个像素的每个通道的灰度值都在这个阈值范围内,则认为是背景用0表示,否则认为是前景用255表示。

下面的一个工程是learning opencv一书中作者提供的源代码,关于简单背景减图的代码和注释如下:avg_background.h文件:1//////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////2// Accumulate average and ~std (really absolute difference) image and use this to detect background and foreground3//4// Typical way of using this is to:5// AllocateImages();6////loop for N images to accumulate background differences7// accumulateBackground();8////When done, turn this into our avg and std model with high and low bounds9// createModelsfromStats();10////Then use the function to return background in a mask (255 == foreground, 0 == background)11// backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num);12////Then tune the high and low difference from average image background acceptance thresholds13// float scalehigh,scalelow; //Set these, defaults are 7 and 6. Note: scalelow is how many average differences below average14// scaleHigh(scalehigh);15// scaleLow(scalelow);16////That is, change the scale high and low bounds for what should be background to make it work.17////Then continue detecting foreground in the mask image18// backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num);19//20//NOTES: num is camera number which varies from 0 ... NUM_CAMERAS - 1. Typically you only have one camera, but this routine allows21// you to index many.22//23 #ifndef AVGSEG_24#define AVGSEG_252627 #include "cv.h"// define all of the opencv classes etc.28 #include "highgui.h"29 #include "cxcore.h"3031//IMPORTANT DEFINES:32#define NUM_CAMERAS 1 //This function can handle an array of cameras33#define HIGH_SCALE_NUM 7.0 //How many average differences from average image on the high side == background34#define LOW_SCALE_NUM 6.0 //How many average differences from average image on the low side == background3536void AllocateImages(IplImage *I);37void DeallocateImages();38void accumulateBackground(IplImage *I, int number=0);39void scaleHigh(float scale = HIGH_SCALE_NUM, int num = 0);40void scaleLow(float scale = LOW_SCALE_NUM, int num = 0);41void createModelsfromStats();42void backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num = 0);4344#endifavg_background.cpp文件:1// avg_background.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

客流统计方案--上海汇纳

客流统计方案--上海汇纳

v1.0 可编辑可修改IPVA客流系统设计方案目录一、企业概况 (3)汇纳简介 (3)分支机构介绍 (3)汇纳团队 (4)汇纳科技现为: (4)二、客流系统设计 (5)系统设计 (5)项目概况 (5)设备配置 (6)三、汇纳客流系统介绍 (7)汇纳客流系统介绍 (7)客流系统工作流程 (8)算法原理 (9)汇纳客流系统组网方式 (10)四、汇纳主要部件产品和品牌 (11)摄像机 (11)嵌入式分析终端 (11)数据/报表服务器 (12)五、汇纳客流系统特点 (13)基本特点 (13)软件系统特点 (17)汇纳客流分析系统优势及特性 (28)汇纳客流系统技术响应 (29)六、我们的客户 (30)一、企业概况汇纳简介上海汇纳网络信息科技有限公司(简称汇纳科技)成立于2004年7月,目前拥有2家子公司,1家分公司,4个业务部,在19个城市设立客户服务部,并在全国范围内拥有30多支工程实施队伍。

汇纳科技主要从事商业、交通、安全、能源等领域信息化产品的研发、生产、销售及增值服务。

汇纳科技自主研发的IPVA智能视频客流分析系统已经在全国(含香港、台湾地区)实施店铺数量超过2000家,实施统计点位数量超过25000个。

是中国最大的商业客流统计分析系统和服务提供商,被誉为行业知名品牌。

目前,汇纳科技正致力于中国商圈客流指数体系和平台的建设和推广工作,并获得国家相关权威机构的合作支持。

汇纳科技是国家高新技术企业,公司成立以来获得了国家及上海市多项科技项目奖励。

截止2011年,公司已获得国家专利十余项和多项著作权。

分支机构介绍1)总公司:上海汇纳网络信息科技有限公司2)子公司(2家)-深圳汇纳科技有限公司-上海汇纳智能控制科技有限公司3)分公司(1家):北京分公司4)业务部(4个):•东北业务部(沈阳)•西北业务部(西安)•西南业务部(成都)•华中业务部(武汉)5)客户服务部(19个):成都、西安、沈阳、呼和浩特、包头、长春、大庆、石家庄、天津、济南、武汉、厦门、泰州、福州、宁波、襄阳、宜昌、重庆、合肥汇纳团队汇纳科技现拥有员工200与人。

人员密度 算法

人员密度 算法

人员密度算法人员密度算法通常用于计算一个区域内的人数,这在视频监控、人流分析、智能交通等领域有广泛的应用。

以下是一些常见的人员密度算法:1.背景建模和运动检测:背景建模:首先,对于视频中的背景进行建模,得到一个背景图像。

这可以通过采用滑动平均、高斯混合模型等技术来实现。

运动检测:将当前帧与背景图像进行比较,检测出移动的对象(人)。

运动检测算法可以采用帧间差分、光流法等。

2.人脸检测和追踪:使用计算机视觉技术进行人脸检测,可以通过预训练的人脸检测器(如Haar 级联检测器、深度学习模型)来实现。

通过追踪算法,可以在视频序列中跟踪检测到的人脸,从而实现人员密度的计算。

3.深度学习方法:利用深度学习模型,如卷积神经网络(CNN),进行人员密度估计。

这可以通过在大规模数据集上训练模型,使其能够直接估计人员密度。

常见的深度学习模型包括CSRNet、MCNN(Multi-column CNN)等。

4.特征提取和分类:通过提取图像中的特征,如纹理、颜色、形状等,然后使用分类器(如支持向量机、决策树)对图像中的人进行分类。

这种方法的关键是选择有效的特征,以便能够准确地表示人员的存在。

5.全局与局部方法:全局方法考虑整个图像的信息,通过对整体进行建模来估计人员密度。

局部方法关注图像中局部区域的密度,通过分块或网格化的方式进行估计,然后综合得到全局估计。

6.传感器数据融合:结合不同传感器的数据,如视频、红外感应器等,进行综合分析,提高对人员密度的准确性。

实际选择何种算法取决于具体的应用场景、数据的特点以及对准确性和实时性的要求。

深度学习方法在人员密度估计领域取得了显著的成就,但在一些特定场景下,传统的计算机视觉方法仍然是有效的。

一种基于目标定位的背景建模与视觉跟踪方法

一种基于目标定位的背景建模与视觉跟踪方法
第4 8卷
第 4期
吉 林 大 学 学 报 (理 学 版 )
Ju n l f i n U i ri ( ce c d in o ra o l nv s y S in eE io ) Ji e t t
Vo . 8 No. 14 4
21 0 0年 7月
Jl 2 0 uy 01
ojc i ie eu ne , n e o s ut teb c go n o e.I e et e vro e emi n f bet nvdosq e cs a dt ncnt cs h ak ru d m d1 t f ci l o ecm st x go h r f v y h i bc go n ie ad f eru d o jc i t —vrgn eh d E p r na rsl h w ta te ak ru d pxl n o gon bet n i aea ig m to . x ei t eut so ht h s r me me l s

种 基 于 目标 定 位 的 背 景 建 模 与 视 觉 跟 踪 方 法
张 博 ,申铉 京
( 吉林大 学 计算机科学 与技术学 院 , 长春 10 1 ) 30 2
摘 要 :提 出一 种 基 于 目标 定 位 的 背景 建 模 方 法 ,通 过 对 视 频 序 列 中运 动 目标 的位 置 进 行 预 估 ,将前 景 点 与背 景 点初 步分 离 ,进 而构 建 背 景模 型 ,有 效 避 免 了传 统 时 间平 均 法构 造 背 景
K ywod :it l e t uv ia c ;b cgo n o eig o jc t c ig e rs ne i n rel n e ak ru d m d l ; bet r kn lg s l n a

试描述基于高斯混合模型背景建模的步骤

试描述基于高斯混合模型背景建模的步骤

试描述基于高斯混合模型背景建模的步骤背景建模是计算机视觉领域中的一个重要问题,它被广泛应用于目标检测、跟踪、视频分析等领域。

背景建模的目的是从输入的视频序列中估计出场景的背景模型,以便于检测出场景中的前景目标。

在背景建模中,高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)是一种常见的背景建模方法。

基于高斯混合模型背景建模的步骤主要包括以下几个方面:1. 数据预处理在进行背景建模之前,需要对输入的视频数据进行预处理。

预处理的主要目的是去除图像中的噪声和不利于背景建模的影响因素,例如光照条件的变化、相机的移动等。

预处理的方法包括平滑滤波、图像增强、运动补偿等。

2. 模型初始化在建立GMM模型之前,需要对模型进行初始化。

初始化的目的是确定每个高斯分量的初始参数,包括均值、方差和权重。

通常情况下,可以使用先验知识或者简单的聚类算法来初始化模型。

3. 建立GMM模型建立GMM模型是背景建模的核心部分。

在该步骤中,需要使用EM算法来估计高斯混合模型的参数。

EM算法是一种迭代算法,它通过交替进行两个步骤来求解问题,即E步骤和M步骤。

在E步骤中,计算每个像素的后验概率,即该像素属于每个高斯分量的概率;在M步骤中,使用最大似然估计法更新高斯分量的参数。

迭代过程会一直进行,直到收敛为止。

4. 背景模型更新背景模型的更新是指随着时间的推移,背景模型需要不断地进行更新以适应场景的变化。

在模型更新的过程中,需要考虑到前景目标的影响,以避免将前景目标误判为背景。

在更新模型时,可以采用加权平均法、自适应学习率法等方法。

5. 前景检测在背景模型建立完成后,可以通过前景检测来识别场景中的前景目标。

前景检测的方法包括阈值法、基于形态学的方法、基于连通性的方法等。

通过前景检测,可以得到场景中的前景目标的位置信息和形状信息。

基于高斯混合模型的背景建模是一种常见的背景建模方法。

它通过建立高斯混合模型来估计场景的背景模型,从而实现前景目标的检测和跟踪。

基于计算机视觉的火灾检测与预警系统设计

基于计算机视觉的火灾检测与预警系统设计

基于计算机视觉的火灾检测与预警系统设计1. 引言火灾是一种常见且具有严重破坏力的灾害事件,对人民生命财产安全造成严重威胁。

当前,人工火灾检测及预警系统存在着效率低、遗漏率高等问题。

基于计算机视觉的火灾检测与预警系统设计成为解决这些问题的一种新方法。

本文旨在介绍基于计算机视觉的火灾检测与预警系统的设计原理及相关技术。

2. 火灾检测算法设计为了准确检测火灾事件,基于计算机视觉的火灾检测系统需要设计合适的算法。

常用的算法包括背景建模法、光流法和颜色分析法等。

首先,背景建模法通过对火灾前景和背景的建模,检测出与背景有明显差异的区域,从而判断是否发生火灾。

其次,光流法核算运动像素在图像中的方向与强度变化,当这些变化超过一定阈值时,可以判断可能发生火灾。

最后,颜色分析法通过分析火灾区域的颜色特征,如偏红或偏黄等,以判断是否发生火灾。

这些算法可以单独使用或者结合使用,以提高火灾检测的准确度和效率。

3. 图像采集与预处理基于计算机视觉的火灾检测系统需要大量实时的图像数据作为输入。

因此,合适的图像采集设备及图像预处理算法是系统设计的关键。

在图像采集方面,可以使用传感器或者高清摄像头等设备,以获取目标区域的实时图像数据。

在图像预处理方面,可以采用图像增强、噪声滤波和边缘检测等算法,以提高图像的质量,并减少误检、误报等问题。

4. 火灾预警与报警系统设计基于计算机视觉的火灾检测与预警系统不仅要及时准确地检测到火灾,还需要能够对火灾事件进行预警与报警。

为此,需要设计相应的预警与报警系统。

预警系统可以采用声音、图像和文字等方式,向相关人员发送预警信息。

可以通过人工智能技术对文字进行语义分析,选择合适的预警信息发送给相关人员。

报警系统可以通过声光报警器、移动端推送等方式,向周围人员发出紧急报警信号,提醒他们采取适当的防灾措施。

5. 系统性能评价与改进为了评估基于计算机视觉的火灾检测与预警系统的性能,可以采用准确率、召回率和平均响应时间等指标进行评价。

knn背景建模算法

knn背景建模算法

knn背景建模算法
KNN背景建模算法是一种基于邻近性的监督学习算法,常用
于图像处理和计算机视觉领域中的背景建模任务。

背景建模是指从图像或视频序列中提取出背景信息,用于后续的目标检测、跟踪或分割等任务。

KNN背景建模算法在这一
过程中,通过对每个像素点周围的邻近像素进行统计和比较,来判断该像素是否属于背景。

具体来说,KNN背景建模算法的步骤如下:
1. 初始化背景模型:对于每个像素点,构建一个大小为N的
邻近像素点群体。

2. 提取特征向量:计算每个像素点的特征向量,通常包括颜色、纹理和运动等。

3. 邻近性比较:对于每个像素点的特征向量,通过计算与邻近像素点群体中所有特征向量的相似度,得到一个排序列表。

4. 确定背景像素:按照相似度排序列表,选择前K个最相似
的邻近像素作为背景模型,并计算平均值或中值作为当前像素的背景值。

5. 更新模型:对于每一帧的图像,根据当前像素的特征向量与其邻近像素的相似度,更新对应的背景模型。

KNN背景建模算法的优点是简单易理解、易于实现,对于复
杂的场景和光照变化具有一定的鲁棒性。

然而,由于算法需要计算每个像素与邻近像素的相似度,因此计算量较大,并且容易受到噪声和异常值的影响。

背景减除的算法研究

背景减除的算法研究

国防科学技术大学硕士学位论文背景减除的算法研究姓名:孙吉花申请学位级别:硕士专业:控制科学与工程指导教师:刘肖琳20061101第一章绪论1.1研究背景背景减除,即从视频系列中准确检测出运动目标而将不关心的背景完全除去,是很多计算机视觉问题中的关键技术。

视频图像中通常包含很多信息,但是人们所关心的信息往往只是其中的一小部分(比如运动的人、车辆等等).从人们是否关注的角度,可将图像信息分为前景目标和背景,若我们能把不感兴趣的复杂背景减除,就可以使后续处理过程的注意力集中到前景目标上,省去很多计算量和其它系统资源,从而大大简化视频图像理解、计算机视觉、目标监视和跟踪等问题。

如何有效的解决背景减除是一个很有研究价值的问题。

背景减除实际上是一个从摄像机拍摄的视频系列中检测出前景目标的问题。

简单地说是把前景目标理解为当前视频图像与背景模型的差异提取出来。

首先要建立视频图像序列的背景模型,然后通过图像分割方法将背景从视频图像序列中减除。

其示意图如图1所示:图I背景减除过程示意图建立背景模型是一个复杂的问题,比如光照的突变会导致原来的背景模型不再适应、摄像机抖动可能导致背景减除效果严重偏离预期目标、背景自身范围内的物体增减易位会使背景模型不再适应需要、前景目标运动过程中阴影的消除等等。

虽然背景建模问题已经有大量的研究成果,但是大多研究成果都是针对具体应用环境的,通用性仍需提高,仍有很多问题有待解决,具有很高的研究价值,也是近年来研究的热点问题。

背景减除的基本方法是根据当前图像和背景图像之间的差异是否大于一个阙值来划分前景和背景。

目前已有很多背景减除方法,一些学者采用高斯混合方法对前景和背景同时建模,或用核密度估计方法、利用平滑高斯核来提高背景模型的适应性,或用基于中值变换的估计方法利用协方差矩阵来对多模型分区的背景建模。

但是传统的高斯建模方法没有利用像素间的空间联系,只是低端二元形态学方法,需要很大的存储空间和计算量。

几种背景建模方法的研究

几种背景建模方法的研究

几种背景建模方法的研究摘要:在本文中,我们比较了各种背景建模算法在城市交通视频序列中,对于检测运动车辆和行人的影响。

我们考虑了不同的方法,从简单的技术,如帧差分和中值滤波到更多复杂的概率建模技术。

说明各种算法在不同情况下性能优劣。

关键词:运动目标检测,帧差法,中值滤波法,混合高斯分布法目前背景提取的算法很多,有基于时间轴的滤波方法,如中值滤波;有基于统计模型的方法,如混合高斯分布模型。

虽然方法很多,但是很难找到一种在各种情况下都表现最好的算法。

本文主要比较帧差法,中值滤波,混合高斯滤波在不同情况下的性能优劣。

1 帧差法帧差法是最为常用的运动目标检测和分割方法之一,基本原理就是利用基于时间序列图像中相邻两帧或者几帧图像逐个像素进行对比得到一副差值图像,然后通过事先确定的阈值对差值图像进行二值化处理。

在环境亮度变化不大的情况下,如果对应像素值变化小于事先确定的阈值时,可以认为此处为背景像素如果图像区域的像素值变化很大,可以认为这是由于图像中运动物体引起的,将这些区域标记为前景像素,利用标记的像素区域可以确定运动目标在图像中的位置。

简单的两帧差对噪声有一定的敏感性,而且对象运动的速度不能太快,否则由于背景被运动物体的遮挡和重现使得计算出的运动区域的掩模要大于运动物体的尺寸。

两帧间运动物体的位移越大,这种差距就越大。

由于相邻两帧间的时间间隔非常短,用前一帧图像作为当前帧的背景模型具有较好的实时性,其背景不积累,且更新速度快、算法简单、计算量小。

2中值滤波选择像素灰度,通过包含运动目标的序列帧提取初始背景。

对视频中的任意一个像素点,只有在前景运动目标通过该点时,它的灰度值才会发生明显变化,其余大部分时间处,该点的灰度值是基本保持不变的,总是在一个区域内波动,因此可以用这个区域内的中值作为该点的背景值。

若有L帧视频图像,只有当L帧图像内有一半以上是背景的灰度值,目标灰度和噪声很少的情况下,该算法才具有可行性。

平均背景建模法

平均背景建模法

work.
////Then continue detecting foreground in the mask image
// backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num);
//
//NOTES: num is camera number which varies from 0 ... NUM_CAMERAS - 1. Typically you only
Iscratch2=abs(Iscratch-IprevF[number]);
cvAcc(Iscratch2,IdiffF[number]);//IdiffF[]里面装的是图像差的累积和
*IprevF[NUM_CAMERAS],
*IhiF[NUM_CAMERAS], *IlowF[NUM_CAMERAS];
IplImage *Iscratch,*Iscratch2,*Igray1,*Igray2,*Igray3,*Imaskt;
IplImage
*Ilow1[NUM_CAMERAS],*Ilow2[NUM_CAMERAS],*Ilow3[NUM_CAMERAS],*Ihi1[NUM_CAMERA
#endif
// avg_background.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 //
#include "stdafx.h" #include "avg_background.h"
//GLOBALS
IplImage
*IavgF[NUM_CAMERAS],*IdiffF[NUM_CAMERAS],
} cvReleaseImage(&Iscratch); cvReleaseImage(&Iscratch2);

背景差分法matlab代码

背景差分法matlab代码

背景差分法matlab代码背景差分法是一种视频处理技术,旨在从视频中提取出正常移动的物体,并将其从背景中分离出来。

最常见的实现方式是使用Matlab进行处理。

下面是使用Matlab实现背景差分法的步骤:1. 读取视频首先,需要使用Matlab中的VideoReader函数读取待处理的视频。

例如,可以使用以下代码读取名为video.mp4的视频文件:v = VideoReader('video.mp4');2. 选择参考帧接下来,需要选择一个参考帧。

这应该是一个不会受到正常移动物体干扰的静态背景帧。

通常选择视频文件的第一帧或另外一个明显被标记为背景的帧。

例如,使用以下代码选取视频的第1帧作为参考帧:ref_frame = read(v, 1);3. 背景建模背景建模是关键的一步。

在这一步中,选择一种背景建模技术,将参考帧与每个视频帧进行比较,并计算出背景中每个像素的平均值和标准偏差。

例如,可以使用以下代码来计算背景的平均值和标准偏差:bg = zeros([v.Height, v.Width, 3], class(ref_frame));std = zeros([v.Height, v.Width, 3], class(ref_frame));for i = 1:v.NumFramesframe = read(v, i);diff = abs(frame - ref_frame);mask = diff > threshold;bg(mask) = alpha*frame(mask) + (1-alpha)*bg(mask);std(mask) = std(mask) + alpha*(diff(mask) - std(mask)); end在这个例子中,我们使用了一个简单的算法,即当像素与参考帧的差异大于某个阈值时,就将这个像素更新到背景估计值。

背景估计值使用移动平均法。

其中alpha是高斯权重的调整系数。

综合灰度和纹理特征的运动阴影检测方法

综合灰度和纹理特征的运动阴影检测方法

阴影 的检测 , 还能减少运算 量 , 提高检测效率 … 。本 文选 取[ ] 作为 阴影检测 区域 , 了确 保 阴 影 的检 测 为 ] 的范 围。本 文 实验 中 ,m V =
=1 0。 2
二维 G br ao 函数 g xY 及其傅里叶变换为 ( ,)
92 C
率 , 当取 大 了 [ 适
机 等其他 方法进行 了动态监控 场景下 的阴影检测 。文献
学 方法 和基 于非参数 的统计学方法。近年来 , 基于属性的 像 , ( , ) 当前 帧 , C xY 为 定义 以像 素 ( Y 为 中心 、 小为 , ) 大 表达式为
c x+m, ( Y十n ,一 ) L≤ m( n 或 )≤ L ( ) 1
i rp sd Frt temoi go s r xrce yb c go n u t cin Af r rs F s N r le rs— orlt n( NC spo oe . i l h t nr in eet tdb akru dsbr t . t wad , at oma zdCosC r ai F C)iue ba sy, o e a a a o e i e o s sdt o tn o i
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混合高斯背景建模理解(原创)

混合高斯背景建模理解(原创)

混合⾼斯背景建模理解(原创)⽬前,基于⼆值化图像提取运动⽬标仍具有⼴泛的应⽤。

但是,在提取运动⽬标之前必须进⾏背景建模。

背景建模的⽅法很多,如平均法,最⼤值最⼩值统计法,单⾼斯建模法,加权平均法等,⽽混合⾼斯背景建模应该来说是⽐较成功的⼀种。

为什么这么说呢?机器视觉算法提取运动⽬标⾯临的基本问题:图像抖动,噪声⼲扰,光线变化,云飘动,阴影(包括⽬标阴影和区域外物体阴影),区域内部反光(如⽔⾯,显⽰器),运动⽬标缓慢移动等。

那我们来看看,混合⾼斯背景建模是怎么解决这些问题的?从混合⾼斯模型的原理⼀看便知。

混合⾼斯模型的原理 图像中每个像素点的值(或特征)短时间内都是围绕与某⼀中⼼值⼀定距离内分布,通常,中⼼值可以⽤均值来代替,距离呢可以⽤⽅差来代替。

这种分布呢是有规律的,根据统计定律,如果数据点⾜够多的话,是可以说这些点呈正态分布,也称为⾼斯分布(取名⾼斯,⼤概是因为很多地⽅都⽤这个名字吧)。

根据这个特点,如果像素点的值偏离中⼼值较远,那么,这个像素值属于前景,如果像素点的值偏离中⼼值很近(在⼀定⽅差范围内),那么可以说这个点属于背景。

理论上,如果不存在任何⼲扰的话,是可以准确区分前景和背景的。

但是,现实往往不尽如⼈意,如果画⾯中光线变化的话,这个⾼斯分布的中⼼位置是会改变的。

如果光线强度改变的话,在原来那个位置并没有⽆数个点供统计,因此,不符合⼤数定理,也就不能说那个点的分布满⾜正态分布了,只能说是近似为⾼斯分布。

混合⾼斯模型指这个像素点值存在多个中⼼位置,如来回摆动的树叶,波光粼粼的⽔⾯,闪烁的显⽰器,图像中特征边缘位置的抖动等,这些都会引起某个像素点会在多个中⼼位置聚集⼤量的点,每个位置便会产⽣⼀个⾼斯分布,四个以上的⾼斯分布其实并不常见,这便是混合⾼斯模型的由来。

混合⾼斯背景建模主要⽤来解决背景像素点具有多峰特性的场合,如在智能交通场景中,解决视频画⾯抖动带来的⼲扰。

针对光线变化的问题,混合⾼斯模型通过⽐较当前像素点的值与⾼斯分布中⼼位置,选择⼀定的加权系数对当前⾼斯分布的中⼼位置进⾏更新,以便于适应缓慢的光线变化。

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have one camera, but this routine allows
//
you to index many.
//
#ifndef AVGSEG_
#define AVGSEG_
#include "cv.h" #include "highgui.h" #include "cxcore.h"
// define all of the opencv classes etc.
#endif
// avg_background.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 //
#include "stdafx.h" #include "avg_background.h"
//GLOBALS
IplImage
*IavgF[NUM_CAMERAS],*IdiffF[NUM_CAMERAS],
work.
////Then continue detecting foreground in the mask image
// backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num);
//
//NOTES: num is camera number which varies from 0 ... NUM_CAMERAS - 1. Typically you only
*IprevF[NUM_CAMERAS],
*IhiF[NUM_CAMERAS], *IlowF[NUM_CAMERAS];
IplImage *Iscratch,*Iscratch2,*Igray1,*Igray2,*Igray3,*Imaskt;
IplImage
*Ilow1[NUM_CAMERAS],*Ilow2[NUM_CAMERAS],*Ilow3[NUM_CAMERAS],*Ihi1[NUM_CAMERA
Ilow1[i] = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Ilow2[i] = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Ilow3[i] = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Ihi1[i] = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Ihi2[i] = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Ihi3[i] = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); cvZero(IavgF[i] ); cvZero(IdiffF[i] ); cvZero(IprevF[i] ); cvZero(IhiF[i] ); cvZero(IlowF[i] ); Icount[i] = 0.00001; //Protect against divide by zero } Iscratch = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 3 ); Iscratch2 = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 3 ); Igray1 = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Igray2 = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Igray3 = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_32F, 1 ); Imaskt = cvCreateImage( cvGetSize(I), IPL_DEPTH_8U, 1 );
// Accumulate the background statistics for one more frame
// We accumulate the images, the image differences and the count of images for the
// the routine createModelsfromStats() to work on after we're done accumulating N frames.
background and foreground
//
// Typical way of using this is to:
// AllocateImages();
////loop for N images to accumulate background differences
// accumulateBackground();
//This function can handle an array of cameras //How many average differences from average
//How many average differences from average image on
void AllocateImages(IplImage *I); void DeallocateImages(); void accumulateBackground(IplImage *I, int number=0); void scaleHigh(float scale = HIGH_SCALE_NUM, int num = 0); void scaleLow(float scale = LOW_SCALE_NUM, int num = 0); void createModelsfromStats(); void backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num = 0);
// I
Background image, 3 channel, 8u
// number Camera number
void accumulateBackground(IplImage *I, int number)
{
static int first = 1;
cvCvtScale(I,Iscratch,1,0); //To float;#define cvCvtScale cvConvertScale #define cvScale
cvZero(Iscratch); cvZero(Iscratch2 ); }
void DeallocateImages() {
for(int i=0; i<NUM_CAMERAS; i++){ cvReleaseImage(&IavgF[i]); cvReleaseImage(&IdiffF[i] ); cvReleaseImage(&IprevF[i] ); cvReleaseImage(&IhiF[i] ); cvReleaseImage(&IlowF[i] ); cvReleaseImage(&Ilow1[i] ); cvReleaseImage(&Ilow2[i] ); cvReleaseImage(&Ilow3[i] ); cvReleaseImage(&Ihi1[i] ); cvReleaseImage(&Ihi2[i] ); cvReleaseImage(&Ihi3[i] );
avg_background.h 文件:
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////
// Accumulate average and ~std (really absolute difference) image and use this to detect
average differences below average
// scaleHigh(scalehigh);
// scaleLow(scalelow);
////That is, change the scale high and low bounds for what should be background to make it
////When done, turn this into our avg and std model with high and low bounds
// createModelsfromStats();
////Then use the function to return background in a mask (255 == foreground, 0 == background)
// backgroundDiff(IplImage *I,IplImage *Imask, int num);
////Then tune the high and low difference from average image background acceptance
thresholds
// float scalehigh,scalelow; //Set these, defaults are 7 and 6. Note: scalelow is how many
cvConvertScale
if (!fiavgF[number]);// 将 2 幅 图 像 相 加 :
IavgF[number]=IavgF[number]+Iscratch,IavgF[]里面装的是时间序列图片的累加
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