視頻中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)

1、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)內(nèi)部討論資料張明軍研究意義 視頻圖像中包含了太多的信息量，不利于計(jì)算機(jī)的處理。但是，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)其中運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)更感興趣。而對(duì)靜止的背景圖像，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)它們的關(guān)注程度少得多，往往也不包含主要的信息。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的常見(jiàn)方法 幀差法 背景減除法 光流法幀差法 基本原理 主要是考慮到運(yùn)動(dòng)物體在相鄰的幀之間有位移，而背景圖像在相鄰的幀之間的位置是相對(duì)固定的，如果用相鄰的幀進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的相減，那么運(yùn)動(dòng)物體區(qū)域的差值會(huì)很大，背景部分的差值接近于0 (理想狀態(tài)下是0)幀差法 二幀差分?jǐn)?shù)學(xué)模型運(yùn)動(dòng)目標(biāo)前一幀后一幀差分圖幀差法 存在的問(wèn)題 能夠檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，但檢測(cè)到的目標(biāo)不完整，且在目標(biāo)內(nèi)部存

2、在“空洞”，位置也不夠精確，在運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向上被拉伸了，檢測(cè)出來(lái)的目標(biāo)區(qū)域要比實(shí)際的物體大一些。幀差法 二幀差分法的改進(jìn)：三幀差分法 提取連續(xù)三幀圖像來(lái)分別計(jì)算相鄰兩幀圖像的差分圖像，然后又將所得到的兩個(gè)差分圖像進(jìn)行對(duì)應(yīng)像素的相與操作，從而提取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。前一幀中一幀后一幀差分差分與操作幀差法 結(jié)論 幀差法簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性； 提取出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域不夠完整(有空洞)； 幀差法一般用來(lái)做目標(biāo)檢測(cè)的預(yù)處理，結(jié)合其它的方法共同完成目標(biāo)檢測(cè)。背景減除法 基本原理 選取一個(gè)圖像或多個(gè)圖像的綜合作為場(chǎng)景的背景圖像，檢測(cè)時(shí)，用當(dāng)前幀和存儲(chǔ)的背景圖像差分，經(jīng)過(guò)對(duì)差分結(jié)果二值化，找到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域。背景減

3、除法 背景圖像的獲取方法 當(dāng)場(chǎng)景中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，拍攝場(chǎng)景圖像作為背景圖像。 在背景場(chǎng)景按季節(jié)、時(shí)間有規(guī)律變化的密閉環(huán)境下，檢測(cè)效果很好。 但是，在開(kāi)放環(huán)境下，例如馬路、車站、銀行門口等場(chǎng)景，存在許多隨機(jī)的變化，這種簡(jiǎn)單的方法往往不行。 因此，需要背景自動(dòng)更新背景減除法背景減除法 背景圖像的獲取方法之二：自動(dòng)建立 從理論上看，只要背景不變化，背景減除法就能夠得到理想的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果。 但是，由于存在光照變化、攝像機(jī)抖動(dòng)、云彩飄動(dòng)和樹木搖動(dòng)等影響，背景都會(huì)隨著時(shí)間有所變化，所以定義（建立）背景和更新背景是很有必要，也是難點(diǎn)。背景減除法光流法 主要思想 光流是一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)的物體在被觀測(cè)面上的像素

4、運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度場(chǎng)，是場(chǎng)景中可見(jiàn)點(diǎn)的三維速度矢量在成像平面上的投影，是一種二維運(yùn)動(dòng)估算的方法。對(duì)于此方法，很多資料顯示該方法耗費(fèi)資源，復(fù)雜度高，實(shí)用價(jià)值不大。因此，在此不深入學(xué)習(xí)，不介紹其數(shù)學(xué)模型。目標(biāo)檢測(cè)典型算法比較算法名稱算法名稱獲得的信息獲得的信息算法復(fù)雜度算法復(fù)雜度 存在的難度存在的難度適用范圍適用范圍二幀差分法二幀差分法目標(biāo)邊界較小空洞(1)攝像頭同定場(chǎng)景；(2)實(shí)時(shí)性要求高；(3)對(duì)目標(biāo)信息要求不高；三幀差分法三幀差分法目標(biāo)邊界、位置小空洞、滯后性(1)攝像頭同定場(chǎng)景；(2)實(shí)時(shí)性要求高；(3)對(duì)目標(biāo)信息要求不太高；簡(jiǎn)單背景減簡(jiǎn)單背景減除法除法目標(biāo)位置、大小、形狀等中背景選取機(jī)制(1

5、)攝像頭同定場(chǎng)景；(2)對(duì)目標(biāo)信息要求高；(3)背景已知或容易獲??；(4)受光照、光線、天氣等影響小高斯混合建高斯混合建模法模法目標(biāo)位置、大小、形狀等較大(1)背景更新機(jī)制；(2)陰影問(wèn)題(1)攝像頭同定場(chǎng)景；(2)實(shí)時(shí)性要求不高；(3) 對(duì)目標(biāo)信息要求高；(4)容易受光照、光線、天氣等影響光流法光流法目標(biāo)位置、大小、形狀等大(1)復(fù)雜度高；(2)難以滿足實(shí)時(shí)性(1)攝像頭固定和運(yùn)動(dòng)皆可；(2)實(shí)時(shí)性要求不高；(3)需要有特殊的硬件支持目標(biāo)檢測(cè)典型算法優(yōu)缺點(diǎn)算法名稱算法名稱優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)二幀差分法二幀差分法(1)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)敏感；(2)計(jì)算簡(jiǎn)單；(3)檢測(cè)速度快、實(shí)時(shí)性高、樣易實(shí)現(xiàn)。(1)當(dāng)光

6、線劇烈變化時(shí)，該算法完全失效；(2)對(duì)移動(dòng)緩慢或與背景顏色一致的運(yùn)動(dòng)不能完全提取出相關(guān)特征像素點(diǎn)；(3)相鄰兩幀中的目標(biāo)重疊部分不能被檢測(cè)出來(lái)，檢測(cè)出的目標(biāo)區(qū)域不完全，在運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)部容易產(chǎn)生“空洞”現(xiàn)象。(4)檢測(cè)出的運(yùn)動(dòng)0標(biāo)的位置不精確，比實(shí)際的物體大，在運(yùn)動(dòng)方向上被拉伸。三幀差分法三幀差分法(1) 一定程度上克服了二幀差分法中的空洞現(xiàn)象；(2)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的定位比二幀差分法更準(zhǔn)確；(3)算法簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性高、運(yùn)算量小。(1)檢測(cè)出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)輪廓容易受到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度的影響，在幀間時(shí)間間隔很小或運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度較慢時(shí)，無(wú)法檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的重疊區(qū)域，內(nèi)部形成空洞；(2)因?yàn)樘崛×艘曨l流中的三頓做差分處理，

7、所以提取的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)輪廓有一幀時(shí)間的滯后性。簡(jiǎn)單背景減除法簡(jiǎn)單背景減除法(1)算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)； (2)在背景圖像已知的情況下，檢測(cè)出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域完整，且位置精確，實(shí)時(shí)性好。(1)對(duì)光照變化、背景抖動(dòng)等變化極為敏感；(2)背景圖像的選取顯得特別重要，如果選擇的背景不能很好的反映實(shí)際場(chǎng)景，將會(huì)嚴(yán)重影響目標(biāo)的檢測(cè)。高斯混合建模法高斯混合建模法(1)能夠在一定程度上克服光照變化等背景擾動(dòng)；(2)能夠檢測(cè)出完整的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)且位置精確，魯棒性好。(1)有一定的算法復(fù)雜度；(2)對(duì)廣泛存在的陰影敏感；(3)對(duì)背景模型更新機(jī)制要求很高。光流法光流法(1)光流攜帶了大量的運(yùn)動(dòng)信息；(2)支持?jǐn)z像機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)；(3)在不知道場(chǎng)景任何先驗(yàn)知識(shí)的情