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基于openCV视频动态目标检测项目总结.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.37M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要
    Abstract
    第一章 引言
    第二章 总体方案设计
    2.1 运动目标检测有两种总体思路
    2.2 常规的运动检测方法
    第三章 系统调试
    3.1 帧差法
    3.2 背景累积差分法
    4.1 系统功能
    4.2 关于阈值的确定
    4.3 系统的实际应用
    第五章 项目总结
    5.1设计小结
    5.2收获体会
    5.3问题与改善
    第六章 参考文献与网站
    附件
    1、帧差法程序代码
    2、背景累积差分法程序代码
    07 级二级项目结题总结报告 项目名称： 视频监控中的运动目标检测 指导老师： 组长： 组员： 项目时间： 2010 年 08 月 23 日至 2010 年 09 月 20 日 工学院电子工程系 1
    摘要 本项目通过 visual C++和 open CV 函数库的连接来实现视频监控中的动目标 检测。Open CV 是一种用于数字图像处理和计算机视觉的函数库，其提供了针对 多种形式的图像和视频源文件（实时摄像头）的帧提取函数和许多标准的图像处 理算法。 本项目主要围绕视频采集、运动目标检测两个方面进行编程，视频采集方面 采用 cv create video writer 函数来存储视频流文件，运动目标检测方面采用 静态背景下常用的运动目标检测算法-------背景差分法，该方法可以稳定的提 取背景图像，抑制运动目标背景的干扰，有效的提高运动目标的检测概率。同时， 还采用另外一种方法——帧间差分法进行运动目标的检测，并比较两种方法的不 同点。 关键词： 视频 背景差分 目标检测 open CV 帧间差分法 2
    Abstract In this item, we achieve the goal of moving object detection in military video monitoring through the connection of VC++ development software and Open CV. Open CV is a library for digital image and computer, which provides various functions to extract frame from image sequence and video source (real-time camera. et) and many of the standard image processing algorithms. This item is focus on video capture, motion detection and tracking two aspects. In video capture, we store the video stream files by using the cvCreat Video Writer, In motion target detection, the most frequency used method, moving objects detection algorithms is used ,which is based on stationary scene,. The result shows that the algorithm can extract the background image steadily, and inhit inference from background to moving objects, thus increased the probability of detection of moving object effectively. Also, we used another method, coterminous frame difference to detect the moving object. And found out the difference between them. Key Words: video background difference object detection open CV coterminous frame difference 3
    目录 摘要.............................................................................................................................................2 ABSTRACT....................................................................................................................................3 第一章 引言............................................................................................................................... 5 第二章 总体方案设计 ................................................................................................................6 2.1 运动目标检测有两种总体思路........................................................................................... 6 2.2 常规的运动检测方法........................................................................................................... 6 第三章 系统调试 ........................................................................................................................8 3.1 帧差法................................................................................................................................... 8 3.2 背景累积差分法.................................................................................................................10 第四章 系统功能与指标参数 .................................................................................................. 12 4.1 系统功能.............................................................................................................................12 4.2 关于阈值的确定.................................................................................................................12 4.3 系统的实际应用.................................................................................................................13 第五章 项目总结 ......................................................................................................................14 5.1 设计小结 ..............................................................................................................................14 5.2 收获体会 ..............................................................................................................................14 5.3 问题与改善..........................................................................................................................15 第六章 参考文献 ......................................................................................................................16 附件...........................................................................................................................................17 1、帧差法程序代码 ..................................................................................................................17 2、背景累积差分法程序代码..................................................................................................21 3、项目会议记录 ....................................................................................................................216 4
    第一章 引言 运动监测是运动图像分析，可视监控，可视人机交互中的重要处理步骤，其 目的是从图像序列中将运动的区域从背景图像中提取出来。通过运动监测可以得 到图像中的运动信息，提取图像中的运动人物和目标，对于简化图像目标分类， 运动跟踪和图像理解分析等后期处理的难度具有十分重要的意义，然而，由于背 景图像的动态变化，如天气、光照、影子及混乱干扰等的影响，使得对图像中运 动物体的检测成为一项相当困难的工作。 目前，对运动物体的检测和运动参数测量的研究方向主要有两种，即：运用 人工神经网络和运动图像处理的方法，大多数专家学者都把研究重点放在运动图 像处理的方法进行运动目标检测和跟踪，现有的比较有效地图像运动目标检测的 方法主要是光流法和养分图像法，。 一般来说，光流法德时间开销很大，其实时性和实用性较差，相反，图像养 分法比较简单，易于实时，因而成为日前应用最广泛，最成功的运动目标检测方 法，图像差分法可分为两类：背景图像差分法和帧间差分法。本文将采用背景差 分法来实现视频中的动目标检测。 5
    第二章 总体方案设计 运动目标检测检测就是当前图像和背景图像中对应像素点的差异，如果差值 大于一定阈值，则判定该像素为前景运动目标。 2.1 运动目标检测有两种总体思路 1、直接利用前景所特有的信息检测前景； 2、先得到背景图像，然后将输入图像减去背景图像从而得到前景图像。 2.2 常规的运动检测方法 1、背景差法（background subtraction）： 通过输入图像与背景图像进行比较从而分割出 运动目标。较从而分割出运 动目标。背景差分的基本操作是：首先需要有一张背景图像，然后对视频图像和 此背景图像进行差分运算，用一张新的图像保存差分结果的绝对值。在此差分图 像中，若像素的值大于一个特定的闭值，则认为视频图像中在相同位置的像素属 于运动目标区域，若像素的值小于或者等于一个特定的闭值，则认为视频图像中 在相同位置的像素属于背景区域。很明显，在运用背景差分法时需要有一定的限 制 ：要求前景 (运动物体)像素的灰度值和背景像素的灰度值存在一定的差别， 同时要求摄像机是静止的。但由于背景差分法具有实现简单，运算速度快，在大 多数情况下检测结果完整的突出优点，背景差分法成了运用最厂泛的运动检测方 法。 2、帧间差分（temporal differencing）： 是一种基于像素的运动检测方法，它过对视频图像序列中相邻的两个或三个 图像进行差分运算来获得运动物体轮廓。从理上看，相邻两帧或者相邻三帧的差 分运算实际上是一种动态的边缘提取运算，从实际果上看，帧间差分法能够检测 出运动对象的部分轮廓信息。帧间差分法对动态环境有强的自适应能力，但是在 检测结果中，却不能完全提取出所有的属于运动对象的特征素点，在运动物体内 部容易产生空洞，这样的检测结果对随后的操作很不利。 3、光流（optical flow）： 法是当人的眼睛观察运动物体时，物体的景象在人眼的视网膜上形成一系列 6
    连续变化的图像，这一系列连续变化的信息不断“流过”视网膜（即图像平面）， 好像一种光的 “流”，故称之为光流（optical flow）。光流是空间运动物体在 观测成像面上的像素运动的瞬时速度。光流的研究是利用图像序列中的像素强度 数据的时域变化和相关性来确定各自像素位置的“运动” 。事实上，仅仅通过 图像序列很难计算出物体的空间位置进而得到真实的运动场。而光流表达了图像 的变化，包含了目标一定的运动信息，通过计算光流场可以从图像中近似计算不 能直接得到的运动场 。 4、前景建模法（Prospects Modeling）： 直接针对前景所特有的特征进行建模。前景建模法的一种流行的学习方法— AdaBoost，就是根据已有的样本，融合多个弱分类器形成一个整体的强分类器， 并提高分类准确率。 综上比较，我们选择背景差法（background subtraction）作为检测目标的 实际应用方案，背景差法（background subtraction）具有实现简单，运算速度 快，在大多数情况下检测结果完整等突出优点。 图 1：整体设计框图 7
    第三章 系统调试 利用 OPENCV 来检测运动目标方法有很多种，这里我们选取了两种比较基本 的方法： 3.1 帧差法 运行程序（程序代码见于附件 1）之后得到的结果如下： 当 argc 等于 1 时，即当我们从摄像头获取视频的时候，得到的结果如下: 上面的图像是当手有微小移动时候截下来的图，从图中可以看出来，它把人 手的整个轮廓检测出来，这恰好是因为手的微小移动使得连续两帧图片之间不同 的地方被差分检测出来的结果，可以想象当我们的手快速从摄像头前面晃过的时 候，得到的结果会是有个手掌大小的白斑，检验我们的猜想，结果截图如下： 8
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