智能监控系统中运动目标检测算法的研究
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐａｒｔ ｏｆ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｄｏｎ ｕｓｅｓ Ｃａｎｎｙ ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｏｒ，ｃｏｍ ｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｔ ｅｒ－ｆｌａｍｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ，ｔｏ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ， ｔｏ ｒｅｍ ｏｖｅ ｔｈ ｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｎｏｉｓｅ，ｓｈａｄｏｗ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｅｄｇｅ ｂｒｅａｋｉｎｇ，ａｎｄ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｏｆ ｔｈ ｅ ｔａｒｇｅｔ
２ 算法的原理与操作步骤
本文 的算法 改进是在 图像边缘检 测法 的基础 上演变 而来 的 ，利用 Ｃ ａｎｎｙ算子本 身具备 的特性 ，先 构造 出 简单 的边 缘背景模型 ，再 利用边缘 减除法 ，将提 取 出的 边 缘检测结果 与所构造 的背景边缘做 差 ，从而得 到背景 边 缘的检 测结果 ，再将其 融合到改进 的帧间差分法 和背 景 减除法 中 ，这 样便会得 到精 确 的效果 ，再将轮廓 用双 向模板进行填 充 ，最后运 用数学形态学 滤波方法得 到完 整 的运动 目标图像。
ｏｂｊｅｃｔ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｅ ｅ－ｂａｃｋｇ ｒ ｏｕ ｎ ｄ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈ ｏｄ；ｉｎｔｅｒ－ｆｌａｍ ｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｍ ｅｔｈｏｄ
１ 引言
新一代智能监控系统 的相关功能正 日趋完善 ，向着智 能化、数字化和网络化 的方向迈进 ，在 国防安全 、交通管 理 、商业监控等领域有着广泛的应用。在智能视频监控系 统的实际应用中 ，往往需要研究的只是运动 目标 ，为了实 现对运动 目标的正确分析 ，首要的就 是通过计算机等设备 将视频序列 图像 中捕捉到的感兴趣的区域 （即运动 目标 ） 分割出来 ，这就是运动 目标检测 。作为智能视频监控系统 算法中最基础的部分 ，它的检测效果会直接影响到后续运 动 目标分类、 目标跟踪和行为理解等环节 ，因为后期的处 理主要在于对像素的考虑。但是外界环境的干扰 以及背景 的变化也给检测和分割工作带来了很大的难度 。
仪器 仪表 与检 测 技 术
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ
自动 化技 术与 应用 ２０１６年 第 ３５卷 第 ３期
像序列 中的每一个点 ，假设 稳定 的背景边 缘 图像 是在 Ｔ Ｙ） ＝０时 ，可判定该点为 目标上 非边 缘点或者为背景 非 帧后建立 的 ，那么经过 Ｔ时刻 ，图像 中的每一点表示为 边 缘点 ，因此可 以得 出为非运动物体边缘 。Ｐ（ｘ， Ｙ）＝
目前常见 的运动 目标检测方法有 帧 间差分法 、背景 减 除法 、光流法 三种。并且这三种方 法的实现方 式和效 果均不 同 …。在实 际应用 中通 常将帧 间差分 法和背景 减 除法结合 起来 ，从而推 出一种 新的改进算法 ，以便 解决
收稿 日期 ：２０１５—１０－１２
两者算法 上存在 的不足 ，虽然这 种方法在运 动 目标检 测 上确实使 结果得 到了改进 ，但是 共性 问题 却没有得到本 质 的改变 ，光照和 阴影 的影响依 然很突 出 。然 而 图像 边缘检 测法却可 以填 补上述两种 方法 中共 同的漏洞 ，它 具有受光照影响小 、弱光情况下不显示 阴影边缘等特点 ， 因此本 文将帧 间差 分法 、背景 减除法 、边 缘检测法 ，这 三种方法 的优势提炼 出来 ，组合成一种 改进 算法 。
仪器 仪 表 与检 测 技 术
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒ１６年第 ３５卷 第 ３期
智能监控系统 中运动 目标检测算法的研究
孙永欣 ，邓广龙 一．张博文
（１．黑龙江省科学 院 自动化研究所 ，黑龙江 哈尔滨 １５００９０；２．黑龙江省科学院高技术研究院 ，黑龙江 哈尔 滨 ｌ５００２０））
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｖｉ ｎｇ ０ｂｊｅｃｔｓ ｉ ｎ
Ｉ ｎｔｅｌ ｌ ｉｇｅｎｔ Ｍｏｎ ｉｔｏｒｉ ｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＵＮ Ｙｏｎｇ－ｘｉｎ ，Ｄ ＥＮＧ Ｇ ｕａｎｇ－ｌｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｂｅ－ｗｅｎ
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００９０ Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔ ｕｔｅ ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈａｒｂｉ ｎ １ ５００９０ Ｃｈｉｎａ）
Ｆｂ（ｘ，ｙ）＝砉
Ｂｇ（ｘ，ｙ）＝１时 ，分两 种情 况讨论 ，（ａ）Ｐ（ｘ，Ｙ）与 Ｂ （ｘ， ｙ）二者都是 背景边 缘 ，此刻该 点不是运动物体边缘 。（ｂ）
摘 要 ：本文主要针对智能监控系统 中的 目标检测算法做 了改进 ，采用 Ｃａｎｎｙ边缘检测算子 ，结合 帧间差分法 、背景 减除法 、颜 色偏差法三种方式 的改进算法 ，实现对光扰噪声 、阴影 噪声和边缘 断裂 的去 除 ，从而准确提取出 了目标物体边缘 ，实现对 目标物体的检测与分割。
关键 词 ：目标检测 ；边缘背景查分法 ；帧 间查分改进算法 中图分类号 ：ＴＰ２７７．２ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１００３—７２４１（２０１６）０３—００７３—０６
２ 算法的原理与操作步骤
本文 的算法 改进是在 图像边缘检 测法 的基础 上演变 而来 的 ，利用 Ｃ ａｎｎｙ算子本 身具备 的特性 ，先 构造 出 简单 的边 缘背景模型 ，再 利用边缘 减除法 ，将提 取 出的 边 缘检测结果 与所构造 的背景边缘做 差 ，从而得 到背景 边 缘的检 测结果 ，再将其 融合到改进 的帧间差分法 和背 景 减除法 中 ，这 样便会得 到精 确 的效果 ，再将轮廓 用双 向模板进行填 充 ，最后运 用数学形态学 滤波方法得 到完 整 的运动 目标图像。
ｏｂｊｅｃｔ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｅ ｅ－ｂａｃｋｇ ｒ ｏｕ ｎ ｄ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈ ｏｄ；ｉｎｔｅｒ－ｆｌａｍ ｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｍ ｅｔｈｏｄ
１ 引言
新一代智能监控系统 的相关功能正 日趋完善 ，向着智 能化、数字化和网络化 的方向迈进 ，在 国防安全 、交通管 理 、商业监控等领域有着广泛的应用。在智能视频监控系 统的实际应用中 ，往往需要研究的只是运动 目标 ，为了实 现对运动 目标的正确分析 ，首要的就 是通过计算机等设备 将视频序列 图像 中捕捉到的感兴趣的区域 （即运动 目标 ） 分割出来 ，这就是运动 目标检测 。作为智能视频监控系统 算法中最基础的部分 ，它的检测效果会直接影响到后续运 动 目标分类、 目标跟踪和行为理解等环节 ，因为后期的处 理主要在于对像素的考虑。但是外界环境的干扰 以及背景 的变化也给检测和分割工作带来了很大的难度 。
仪器 仪表 与检 测 技 术
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ
自动 化技 术与 应用 ２０１６年 第 ３５卷 第 ３期
像序列 中的每一个点 ，假设 稳定 的背景边 缘 图像 是在 Ｔ Ｙ） ＝０时 ，可判定该点为 目标上 非边 缘点或者为背景 非 帧后建立 的 ，那么经过 Ｔ时刻 ，图像 中的每一点表示为 边 缘点 ，因此可 以得 出为非运动物体边缘 。Ｐ（ｘ， Ｙ）＝
目前常见 的运动 目标检测方法有 帧 间差分法 、背景 减 除法 、光流法 三种。并且这三种方 法的实现方 式和效 果均不 同 …。在实 际应用 中通 常将帧 间差分 法和背景 减 除法结合 起来 ，从而推 出一种 新的改进算法 ，以便 解决
收稿 日期 ：２０１５—１０－１２
两者算法 上存在 的不足 ，虽然这 种方法在运 动 目标检 测 上确实使 结果得 到了改进 ，但是 共性 问题 却没有得到本 质 的改变 ，光照和 阴影 的影响依 然很突 出 。然 而 图像 边缘检 测法却可 以填 补上述两种 方法 中共 同的漏洞 ，它 具有受光照影响小 、弱光情况下不显示 阴影边缘等特点 ， 因此本 文将帧 间差 分法 、背景 减除法 、边 缘检测法 ，这 三种方法 的优势提炼 出来 ，组合成一种 改进 算法 。
仪器 仪 表 与检 测 技 术
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒ１６年第 ３５卷 第 ３期
智能监控系统 中运动 目标检测算法的研究
孙永欣 ，邓广龙 一．张博文
（１．黑龙江省科学 院 自动化研究所 ，黑龙江 哈尔滨 １５００９０；２．黑龙江省科学院高技术研究院 ，黑龙江 哈尔 滨 ｌ５００２０））
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｖｉ ｎｇ ０ｂｊｅｃｔｓ ｉ ｎ
Ｉ ｎｔｅｌ ｌ ｉｇｅｎｔ Ｍｏｎ ｉｔｏｒｉ ｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＵＮ Ｙｏｎｇ－ｘｉｎ ，Ｄ ＥＮＧ Ｇ ｕａｎｇ－ｌｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｂｅ－ｗｅｎ
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００９０ Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔ ｕｔｅ ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈａｒｂｉ ｎ １ ５００９０ Ｃｈｉｎａ）
Ｆｂ（ｘ，ｙ）＝砉
Ｂｇ（ｘ，ｙ）＝１时 ，分两 种情 况讨论 ，（ａ）Ｐ（ｘ，Ｙ）与 Ｂ （ｘ， ｙ）二者都是 背景边 缘 ，此刻该 点不是运动物体边缘 。（ｂ）
摘 要 ：本文主要针对智能监控系统 中的 目标检测算法做 了改进 ，采用 Ｃａｎｎｙ边缘检测算子 ，结合 帧间差分法 、背景 减除法 、颜 色偏差法三种方式 的改进算法 ，实现对光扰噪声 、阴影 噪声和边缘 断裂 的去 除 ，从而准确提取出 了目标物体边缘 ，实现对 目标物体的检测与分割。
关键 词 ：目标检测 ；边缘背景查分法 ；帧 间查分改进算法 中图分类号 ：ＴＰ２７７．２ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１００３—７２４１（２０１６）０３—００７３—０６