运动目标检测
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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。
6.5 动目标显示与动目标检测引言1.目标回波频谱6.5.1 目标回波和杂波的频谱 2.杂波频谱原理递归传统非递归6.5.2 MTI滤波器零点分配算法滤波器设计优化预测误差算法结语原理MTI+FFT6.5.3 MTD滤波器滤波器设计点最佳等间隔最佳结语6.5.4 改善因子分析MTIMTD6.5 动目标显示与动目标检测雷达探测的运动目标如飞机,导弹,舰艇,车辆等周围存在各种背景,包括不动的地物和运动着的云雨,海浪或金属丝干扰等。
动目标显示(Moving Target Indicator :MTI )与动目标检测(Moving Target Detection: MTD )就是使用各种滤波器,滤去这些背景产生的杂波而取出运动目标的回波。
此外也可以通过把雷达安装在山上、增加雷达天线的倾角、安装防杂波网来阻止杂波进入天线;或通过调整雷达天线的波束形式、采用极化技术、降低雷达的分辨单元、在时域采用CFAR 检测、自适应门限、杂波图来抑制杂波。
在频域上应用MTI 与MTD 技术可以提高信杂比,改善杂波背景下检测运动目标的能力。
本节首先分析目标回波和杂波的频谱特性;然后分别讨论MTI 与MTD 原理及滤波器设计方法;最后分析MTI 与MTD 对改善因子的提高。
6.5.1 目标回波和杂波的频谱运动目标回波和杂波在频谱结构上有所差别,运动目标检测就是利用这种差别,从频率上将它们区分,以达到抑制杂波而显示目标回波的目的。
为此,应首先弄清楚目标和杂波的回波的特性。
(1) 目标回波的频谱雷达发射相参脉冲串,其脉冲宽度为e T ,脉冲重复频率为r f 。
当天线不扫描而对准目标时,所得脉冲为无限脉冲串。
调制信号)(1t u 及其频谱)(1f U 分别为∑∞-∞=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=n e rTnT t rect A t u )(1 (6.5.1)∑∞-∞=-=n r e e r e f n f T f T f T AT f U )()sin()(1δππ (6.5.2)A 为信号振幅。
MATLAB中的运动检测与目标追踪方法引言运动检测和目标追踪是计算机视觉领域的重要研究内容之一。
通过使用MATLAB等工具,可以实现各种运动检测和目标追踪算法,以应用于视频监控、自动驾驶等领域。
本文将介绍MATLAB中常用的运动检测与目标追踪方法,包括光流法、帧差法、背景建模法等,并探讨它们的优缺点及应用场景。
一、光流法光流法是一种通过分析连续两帧图像中像素的运动来检测运动的方法。
其核心思想是计算每个像素点在两帧图像中的位移向量,从而得到运动信息。
MATLAB中提供了光流法的实现函数,例如vision.OpticalFlow和opticalFlowLK等。
光流法的优点是计算简单,对算法要求不高,可以很容易地处理多对象的运动,适用于快速移动的目标。
然而,由于其基于两帧图像的位移变化进行计算,对于长时间运动或场景变换较大的情况下,光流法容易产生累积误差。
二、帧差法帧差法是一种通过比较连续两帧图像的像素值来检测运动的方法。
其基本原理是通过计算两帧图像之间的差异,得到表示目标位置的二值图像。
MATLAB中的imabsdiff函数可以方便地实现帧差法。
帧差法的优点是实时性好,对于动态场景具有较好的适应性。
然而,由于该方法是基于像素值差异来检测运动,对于光照变化、场景噪声等因素较为敏感,容易产生误检测的问题。
三、背景建模法背景建模法是一种通过将场景背景与前景目标进行分离,从而检测目标运动的方法。
其核心思想是先建立环境的背景模型,然后将当前帧图像与背景模型进行比较,得到表示前景的二值图像。
在MATLAB中,可以使用vision.ForegroundDetector函数实现背景建模。
背景建模法的优点是对于静态场景具有较好的适应性,能够有效抑制光照变化和场景噪声带来的干扰。
然而,该方法对于场景动态变化较快、背景模型建立较为困难的情况下,容易产生误检测和漏检测的问题。
四、区域增长法区域增长法是一种通过将连续像素点聚类,从而检测目标区域的方法。
运动目标检测方法概述作者:景阳黄柔周婧琳来源:《计算机光盘软件与应用》2012年第23期摘要:随着社会的发展,人们获取的信息途径越来越多,单纯的依靠人类的五官已不能及时的将我们获取的海量信息进行甄别和判断,因此计算机技术基础上发展的图像处理技术为我们生活、工作中的信息处理提供了很大的帮助,其在社会中的作用也越来越凸显。
其中,运动目标检测技术是整个图像处理技术的基础性环节,直接关系到后续信息处理的成败。
本文主要介绍了目标检测的常用算法的原理以及它们的优缺点,并对其中的帧间差分法和背景减除法进行了仿真实验,以验证其优缺点。
关键词:运动目标检测算法;帧间差分法;背景减除法中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 23-0000-031 引言运动目标检测技术是图像处理技术中的关键基础技术[1],利用运动目标检测技术可以对视频图像中感兴趣的目标进行实时地检测、识别、提示报警,是进一步视频图像处理的重要依据。
运动目标检测技术已经广泛应用于智能视频监控、犯罪预防、智能分辨、自动制导等安防、军事领域[2]。
运动目标检测是将运动目标从视频序列图像背景中分离出来。
各类实际应用需求的不断增多,大大地推动了运动目标检测技术的发展,产生了许多成熟的目标检测算法。
一般我们会把运动目标检测区分为动态环境下和静态环境下,由于动态环境处理较为复杂,所以本文主要介绍静态环境下的目标检测算法。
2 运动目标检测常见方法静态环境下的运动目标检测是指将视频序列中的图像分割为背景图像和前景图像[1],提取其中存在变化的区域为前景图像,即运动目标或称感兴趣区域,而没有发生变化的区域为背景图像。
能否准确地检测出监控场景中的运动目标直接影响了后续目标跟踪和行为分析等效果的好坏,因为目标检测提取出来的像素是后续处理分析的主要对象,是分析与处理的基础。
虽然,在视频监控场景中,监控环境情况十分复杂,但每个运动图像都具有独特的可供计算机识别的特点,计算机利用这些特点就可以将前景图像检测出来。
摘要在当今社会,安全问题越来越受到人们的关注,而视频监控是保障人民群众生命财产安全的重要技术手段,同时也是目前计算机视觉与模式识别领域的研究热点之一。
视频监控历经了普通监控、网络监控到现在的智能监控三个发展阶段。
近几年来,智能监控在交通、银行、博物馆等安全性要求比较高的场所发挥了举足轻重的作用。
但由于其应用范围的广泛性、应用场景的多样性,就其技术而言仍未达到人们所期望的要求。
其算法实时性、稳定性情况还不甚理想,受雨雪等恶劣天气的影响也比较大,还需要进一步研究出更好的算法,因此它是一个十分有意义的课题。
本文设计了基于opencv的运动目标检测与跟踪系统。
进行了大量的实验,并在实验中通过多次改进系统的结构和相关的算法,达到了提高系统实时性的目的。
该系统能够打开视频文件,并对视频文件中的运动物体进行实时有效检测与跟踪。
本文的主要工作包括:在运动目标检测阶段,本文介绍了目前常用的背景差法、帧间差分法、光流法,并通过实验对其进行了多次改进,最终采用了自适应背景更新算法、以及最经典的混合高斯背景建模算法进行运动检测。
在运动目标跟踪阶段,本文利用了颜色范围和面积大小这两个简单的特性来识别目标,在满足了识别要求的前提下,大大提高了识别的速度,再一次提升了系统的实时性;在目标跟踪阶段采用Meanshift的改进算法Camshift,并根据实验结果对算法中的优缺点进行分析。
关键词:运动目标检测,运动目标跟踪,OpenCV,高斯背景建模算法,Camshift算法。
AbstractToday,security problems are becoming increasingly subject to people’s attention.Video surveillance is the most important technical means to protect people’s lives and property.It is also the most popular problems in the computer vision and pattern recognition research fields. Video Surveillance has developed three stages as the common surveillance,the network surveillance and the intelligent surveillance.In recent years,the intelligent video surveillance has played great importance in the field of Traffic,Bank,Museum and so on which have a high safety requirements.But because of the extensive and diversity of its application,as for the technology,it has not reached the expected requirements of the people.On the other hand,the stability and real-time performance of the algorithms are not so satisfied;the result is still affected by the bad weather as rain and snow.So,better algorithm is needed.Therefore,it is one of the most valuable topics.This article is designed based on the opencv moving target detection and tracking system. Done a lot of experiments and experiments through several improvements in the structure and related algorithms,to improve the system of real-time purposes.The system is able to open video files,and video files in real-time moving object detection and tracking effectively.The main work includes:the moving target detection phase,the paper describes the current common background subtraction,inter-frame difference method,optical flow,and through experiments carried out many improvements,finally adopted adaptive background updating algorithm,and the most classic Gaussian mixture background modeling algorithm for motion detection.In moving target tracking phase,the scope of this paper,the color and size of the size of these two simple features to identify the target,to meet the identification requirements under the premise,greatly improve the recognition rate,once again enhance the system in real time;in Meanshift tracking stage using the improved algorithm Camshift,and the experimental results of the algorithm to analyze the advantages and disadvantages.Key words:Moving target detection,target tracking,OpenCV,Gaussian background modelingalgorithm,Camshift algorithm.目录1绪论......................................................................11.1课题研究的背景和意义...................................................11.2国内外研究现状.........................................................11.3技术发展难点与趋势.....................................................21.4论文结构安排...........................................................32编程工具介绍..............................................................42.1opencv2.4.3简介.......................................................42.2opencv视频处理........................................................42.2.1OpenCV中处理图像Mat类............................................52.2.2OpenCV中读取视频VideoCapture类...................................62.3opencv编程环境配置....................................................62.3.1配置Windows环境变量..............................................62.3.2在VisualStudio2010中建立MFC对话框..............................72.3.3配置OpenCV函数库..................................................73运动目标检测..............................................................93.1概述...................................................................93.1.1帧间差分法.........................................................93.1.2背景差法..........................................................93.1.3光流法...........................................................103.2自适应背景更新算法....................................................113.2.1原理..............................................................113.2.2流程.............................................................113.2.3核心代码.........................................................123.2.4实验结果及分析...................................................133.3混合高斯背景建模算法.................................................153.3.1原理..............................................................153.3.2流程..............................................................163.3.3核心代码.........................................................173.3.4实验结果及分析...................................................174运动目标跟踪.............................................................214.1概述..................................................................214.2均值漂移MeanShift算法...............................................224.2.1原理..............................................................224.2.2流程图............................................................234.3Camshift算法.........................................................234.3.1原理..............................................................234.3.2流程图............................................................254.3.3核心代码.........................................................254.4实验结果及分析........................................................275软件的设计与仿真.........................................................296全文总结与展望...........................................................32参考文献...................................................................33翻译部分...................................................................35英文文献.................................................................35中文译文.................................................................45致谢.....................................................错误!未定义书签。
运动的目标识别与跟踪简述运动的目标识别与跟踪是计算机视觉和人工智能领域中的一个重要课题。
随着深度学习技术的不断发展,运动目标识别与跟踪的精度和效率得到了极大的提升,这项技术在许多领域都有着广泛的应用,比如智能安防、自动驾驶、体育竞技等。
本文将对运动的目标识别与跟踪进行简要介绍,包括其技术原理、应用场景及发展趋势。
在计算机视觉领域,目标识别与跟踪是指利用图像或视频数据,通过算法识别出感兴趣的运动目标,并对其进行跟踪。
这个过程包括目标检测、目标分类和目标跟踪三个主要环节。
目标检测是指在图像或视频中准确地找出目标的位置,目标分类是指对目标进行分类,比如车辆、行人等,目标跟踪是指在连续的图像帧中追踪目标的运动轨迹。
这些工作都需要强大的计算能力和复杂的算法支持,而现在随着深度学习技术的发展,很多基于卷积神经网络的目标识别与跟踪算法已经取得了令人瞩目的成果。
运动的目标识别与跟踪技术在很多领域都有着广泛的应用。
在智能安防领域,利用目标识别与跟踪技术可以实现对安防监控视频的自动分析,及时发现异常事件并进行预警。
在自动驾驶领域,目标识别与跟踪可以帮助汽车识别道路上的其他车辆、行人和障碍物,从而实现智能的自动驾驶功能。
在体育竞技领域,目标识别与跟踪可以用于体育比赛的实时数据统计和比赛回放,提供更加丰富的体育赛事观赏体验。
随着深度学习技术的不断发展,运动的目标识别与跟踪也在不断取得新的进展。
目前最先进的目标识别与跟踪算法已经能够在复杂的场景下实现高精度的目标识别和跟踪,并且能够处理各种复杂的运动情况,比如目标遮挡、快速运动等。
随着计算机硬件性能的提升和深度学习算法的优化,目标识别与跟踪的速度和实时性也得到了很大的提升,可以满足很多实际应用的需求。
运动的目标识别与跟踪简述随着智能视频监控技术的发展,运动目标识别与跟踪技术成为了视频监控领域中的一个重要研究方向。
本文将对运动目标识别与跟踪技术进行简述。
一、运动目标识别运动目标识别技术是指在视频监控中,通过分析视频流中的图像信息,自动地识别出视频中的人、车等运动目标。
这项技术是视频监控系统最重要的功能之一,能够有效地提高视频监控的智能化水平。
运动目标识别技术通常包括以下步骤:1. 图像预处理:对视频流中的图像进行预处理,包括去除噪声、增强对比度等。
这个步骤是为了减少后续处理对不必要的图像信息的处理。
2. 运动目标检测:通过运动检测算法,将视频流中的运动目标从背景中分离出来。
目前常用的运动检测算法有帧差法、光流法、背景建模法等。
3. 特征提取与分类:通过特征提取算法,将运动目标的特征提取出来进行识别。
目前常用的特征提取算法有颜色直方图、方向梯度直方图等。
而对于分类器的选择,则需要根据具体应用场景来进行选择。
运动目标跟踪技术是指在已经识别出运动目标的基础上,实时地对运动目标进行跟踪和定位。
这项技术通常被应用在视频监控、交通管理、智能安防等领域中。
1. 运动目标初始化:在视频图像中选择目标,并提取出目标的特征。
通常会选择容易被区分的目标,如人脸、车辆等。
2. 目标跟踪:通过各种跟踪算法,实时地对运动目标进行跟踪和定位。
目前常用的跟踪算法有卡尔曼滤波、粒子滤波、深度学习跟踪等。
3. 跟踪结果输出:将跟踪结果输出给上层应用。
运动目标识别和跟踪技术被广泛应用在多个领域,包括视频监控、交通管理、智能安防等。
在视频监控中,运动目标识别和跟踪可以帮助安保人员及时地发现和跟踪可疑人员和物品;在交通管理中,可以实现车辆的自动统计和追踪;在智能安防领域中,可以实现人脸识别、声纹识别等技术。
总之,运动目标识别与跟踪技术是视频监控中最重要的技术之一,对于提高智能化水平,提高监控效率与准确率具有重要意义。
帧差法原理帧差法是一种常用的视频运动目标检测方法,它通过比较视频序列中相邻帧之间的差异来实现目标的检测和跟踪。
在实际应用中,帧差法被广泛应用于视频监控、智能交通系统、人脸识别等领域。
本文将介绍帧差法的原理及其在目标检测中的应用。
帧差法的原理是基于视频序列中相邻帧之间的像素差异来实现目标的检测。
在视频中,目标的运动会导致相邻帧之间的像素值发生变化,通过比较这些变化,可以实现目标的检测。
帧差法的实现过程包括以下几个步骤:首先,将视频序列分解为一系列的帧,然后对相邻帧进行像素级的比较。
通常情况下,可以选择两帧之间的差值作为像素差异的度量。
如果像素差异超过设定的阈值,就可以认为目标在该位置发生了运动。
其次,根据像素差异的位置和大小,可以确定目标的位置和运动方向。
通过对像素差异进行连通域分析,可以得到目标的位置信息,从而实现目标的检测和跟踪。
最后,可以根据目标的位置信息对视频序列进行目标标记或者跟踪。
通过在视频序列中标记目标的位置,可以实现对目标的实时监控和跟踪。
帧差法在目标检测中具有较高的实时性和准确性,因此被广泛应用于视频监控、智能交通系统、人脸识别等领域。
在视频监控领域,帧差法可以实现对目标的实时检测和跟踪,从而提高监控系统的效率和准确性。
在智能交通系统中,帧差法可以实现对车辆和行人的检测,从而提高交通管理的效率和安全性。
在人脸识别领域,帧差法可以实现对人脸的检测和识别,从而应用于安防监控和身份识别等场景。
总之,帧差法作为一种常用的视频运动目标检测方法,具有较高的实时性和准确性,被广泛应用于视频监控、智能交通系统、人脸识别等领域。
通过对视频序列中相邻帧之间的像素差异进行比较,可以实现对目标的检测和跟踪,从而提高系统的效率和准确性。
希望本文对帧差法的原理及其在目标检测中的应用有所帮助。
运动目标检测与跟踪算法的研究进展0 引言人类感知的环境信息大多是通过视觉获得的,而在接受到的所有视觉信息中,人们又往往对动态信息更感兴趣。
随着多媒体技术的发展,人们正在接触越来越多的视频信息。
一方面,要获得较高压缩比来存储这些信息,另一方面,需要对感兴趣的区域或对象进行操作[1]。
因此对视频图像中运动目标的提取、分类识别和跟踪,已成为对运动目标的行为进行理解和描述视频图像中动态信息的主要内容。
运动目标的检测与跟踪在技术上融合了计算机视觉、视频图像处理、模式识别和自动控制等相关领域的知识[2]。
运动目标的检测与跟踪是视频技术的一个重要研究方向,其应用十分广泛。
在交通流量的监测、安全监控、军事制导、视觉导航,以及视频编码中都有涉及。
目前,运动目标的检测与跟踪已经取得了很多成果,并且不断有新技术、新算法涌现。
但是,在实际环境中,由于自然环境的复杂(光照、气候的变化等),目标的高机动性,干扰了目标检测与跟踪,造成检测不准确且跟踪效率不高。
因此,研究改进运动目标检测与跟踪算法有很现实的意义和应用价值。
1 运动目标检测常用算法运动目标检测就是从视频图像中将变化的区域从背景中提取出来,此类算法依照目标与摄像机之间的关系可以分为静态背景下运动检测和动态背景下运动检测。
静态背景下只有被监视目标在摄像机的视场内运动;而动态背景下摄像机也发生了运动,这个过程就产生了目标与背景之间复杂的相对运动,造成动态背景下的运动检测和跟踪难度很大。
目前对于动态背景下运动检测和跟踪的研究较少,因此本文暂不涉及运动背景下的运动目标检测与跟踪。
在静态背景下,运动目标检测主要算法有三种:帧间差分法、背景差分法和光流法。
下面分别对这三种算法进行分析。
1.1 帧间差分法帧间差分法[3]的基本原理就是相邻帧的图像对应像素点的灰度值相减,通过差分图像进行二值化处理以确定运动目标。
帧间差分法的主要优点是:算法实现简单,程序设计复杂度低;不存在背景的获取、更新和存储的问题;对场景中光线的变化不太敏感,实时性好。