火元蓮,秦 梅,邱 振
(西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)
基于區(qū)間分布密度的背景初始化方法*
火元蓮,秦 梅,邱 振
(西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)
為了從有運(yùn)動(dòng)物體存在的監(jiān)控視頻中提取初始化背景,提出一種基于區(qū)間分布密度的背景建模方法。首先將背景訓(xùn)練序列中所有像素點(diǎn)的灰度值按大小歸類,然后通過(guò)計(jì)算區(qū)間分布密度篩選出包含背景信息最為完整的灰度區(qū)間,完成背景初始化??紤]到初始背景的提取可能受到部分圖像光線突變的影響,在背景建模之前采用最小均方誤差理論對(duì)背景訓(xùn)練序列進(jìn)行突變檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法簡(jiǎn)單易行,可以排除光線的干擾,具有較好的適應(yīng)性,能夠在較短時(shí)間內(nèi)得到較為逼真的初始背景。
車輛檢測(cè);背景初始化;突變檢測(cè);區(qū)間分布密度
隨著安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化,車輛檢測(cè)成為了一個(gè)備受關(guān)注的研究領(lǐng)域,而背景初始化作為車輛檢測(cè)的一個(gè)重要方面也已成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。目前的主流算法有時(shí)間平均法[1]、統(tǒng)計(jì)中值法[2]、平滑檢測(cè)法[3]、一致性判別法[4]、局部光流法[5]、隱馬爾可夫模型法[6]等。其中,時(shí)間平均法和統(tǒng)計(jì)中值法算法原理簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),但提取的背景圖像受車輛速度和數(shù)量的影響較大[7],魯棒性較差。而其他幾種算法雖然在所建背景模型的質(zhì)量上有一定保證,但運(yùn)算量大,不易實(shí)現(xiàn),實(shí)時(shí)性較差。可見(jiàn),實(shí)時(shí)性和魯棒性是兩個(gè)不可兼顧的重要因素,為了進(jìn)一步提高這兩方面的性能,近幾年也有一些新的算法被先后提出。
模糊聚類算法在許多研究領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[8]。文獻(xiàn)[9]采用該算法進(jìn)行背景初始化,算法的基本思想是將背景訓(xùn)練序列中每個(gè)像素點(diǎn)在不同時(shí)刻的灰度值用模糊聚類法分為若干個(gè)子類,然后計(jì)算出每個(gè)子類樣本與其聚類中心的隸屬度之和,將隸屬度之和最大的子類樣本作為背景子類,并將其聚類中心作為該像素點(diǎn)的背景值,實(shí)現(xiàn)背景初始化。該算法具有可靠的數(shù)學(xué)理論依據(jù),可以建立逼真的背景模型,但需要對(duì)背景訓(xùn)練序列中的每個(gè)像素點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算復(fù)雜度高,運(yùn)算量大,需要消耗大量的時(shí)間,實(shí)時(shí)性不高。
文獻(xiàn)[10]將背景訓(xùn)練序列中某個(gè)像素點(diǎn)在不同時(shí)刻的灰度值以固定長(zhǎng)度劃分為若干個(gè)平穩(wěn)區(qū)間,并計(jì)算各平穩(wěn)區(qū)間的平均灰度值,然后按照一定的規(guī)則合并灰度一致平穩(wěn)區(qū)間,用包含像素點(diǎn)最多的區(qū)間內(nèi)的灰度值完成背景初始化。該算法只是對(duì)像素點(diǎn)的灰度值進(jìn)行簡(jiǎn)單的劃分之后分別計(jì)算平均值,直至找到滿意的區(qū)間為止。因此,每個(gè)像素點(diǎn)在不同時(shí)刻的所有變化值都會(huì)參與到運(yùn)算當(dāng)中,考慮到區(qū)間的合并,某些區(qū)段的值還會(huì)不止一次地參與運(yùn)算,這勢(shì)必增加了算法的復(fù)雜度和計(jì)算量。
文獻(xiàn)[11]也是基于聚類思想,但在分類時(shí)僅按照時(shí)間順序?qū)⒃跁r(shí)間上連續(xù)且變化幅度在允許范圍內(nèi)的灰度值劃分為一個(gè)子類,然后以各個(gè)子類的中值為中心,計(jì)算分布在其周圍的像素點(diǎn)的密度,將最高密度區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)作為背景子類。這就意味著,子類樣本只是從公路上車輛出現(xiàn)的前后間隙中提取得到的,這種方法不但不能全面地統(tǒng)計(jì)背景信息,而且必須滿足訓(xùn)練序列中至少有一段時(shí)間背景不被前景遮擋的條件。另外,因算法步驟較多,涉及到復(fù)雜的計(jì)算,需要消耗大量的時(shí)間才能完成初始化過(guò)程。
基于上述算法的不足,本文提出了一種基于區(qū)間分布密度的背景初始化方法,雖然也是通過(guò)計(jì)算區(qū)間分布密度選取背景子集,但不是按照時(shí)間順序分類,而是直接將相似度在一定范圍內(nèi)的灰度值聚為一類,然后再選取區(qū)間分布密度最高的子類作為背景子類。該算法的優(yōu)勢(shì)在于可以直接丟棄對(duì)背景建模無(wú)貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù),將計(jì)算范圍鎖定在感興趣的范圍內(nèi),可減少盲目計(jì)算和篩選所花費(fèi)的時(shí)間,簡(jiǎn)化聚類步驟,降低運(yùn)算量,節(jié)省建模所需要的時(shí)間。另外,本文在建立背景模型之前,引用最小均方誤差法[12]預(yù)先判斷背景訓(xùn)練序列是否存在突變現(xiàn)象,在確定沒(méi)有突變的情況下再進(jìn)行背景建模。這樣可以有效地避免因背景訓(xùn)練序列中部分圖像發(fā)生光線突變,導(dǎo)致建立的背景圖像出現(xiàn)明暗交錯(cuò)的現(xiàn)象,從而得到更為準(zhǔn)確的背景模型。
從待處理視頻中提取N幀圖像作為背景訓(xùn)練序列,并以一定的間隔從這N幀圖像中提取待檢圖像,然后利用最小均方誤差估計(jì)理論判斷這兩幀圖像的逼近程度[12],從而判斷待檢圖像是否有光線突變發(fā)生。
2.1 算法描述
步驟1從背景訓(xùn)練序列中提取相差r幀的兩幅圖像作為待檢圖像,分別用矩陣X、Y標(biāo)記,并計(jì)算它們的差值:
D(i,j)=X(i,j)-Y(i,j),
i=1,2,…,m;j=1,2,…,n
其中,m、n表示待檢圖像的大小,即X、Y矩陣的大?。粸榱耸箼z測(cè)更加準(zhǔn)確,r選為1~100的隨機(jī)數(shù);
步驟2計(jì)算差值矩陣D的均方誤差MSE(Mean Square Error):
步驟3將差值矩陣D的均方誤差與閾值Tm進(jìn)行比較,判斷待檢圖像是否有光線突變發(fā)生:
其中,Tm為判斷是否發(fā)生光線突變的閾值,該閾值需要根據(jù)待檢圖像中動(dòng)態(tài)目標(biāo)出現(xiàn)的頻率以及是否存在干擾性因素而定,文中取Tm為30。
為了準(zhǔn)確地判斷已選定的背景訓(xùn)練序列是否可以用于背景建模,從序列中重復(fù)地提取M組圖像分別進(jìn)行突變檢測(cè)(參數(shù)M可根據(jù)處理視頻的復(fù)雜程度選取適當(dāng)?shù)闹担闹腥為20),并統(tǒng)計(jì)發(fā)生突變的圖像數(shù)量,如果M次檢測(cè)中有90%以上的圖像沒(méi)有發(fā)生突變,則無(wú)需更換背景訓(xùn)練序列;否則,另行選擇N幀圖像作為背景訓(xùn)練序列重新進(jìn)行突變檢測(cè)。
2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
文中選取了某小區(qū)的一段安全監(jiān)控視頻,用上述方法進(jìn)行突變檢測(cè)。為了測(cè)試該方法的有效性,實(shí)驗(yàn)中選取背景訓(xùn)練序列的第1幀、第50幀、第180幀圖像作為源圖像,其中第180幀圖像的光線明顯變暗,如圖1所示。
Figure 1 Mutation detection
經(jīng)計(jì)算得知,圖1b與圖1a的最小均方誤差為10.21,而圖1c與圖1a的最小均方誤差為249.10,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,圖1a、圖1b之間不存在光線突變,而圖1a、圖1c之間有光線突變發(fā)生。可以看出,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況相符合,因此該方法可以作為判斷光線突變的依據(jù)。
為了進(jìn)一步說(shuō)明光線突變對(duì)建模結(jié)果的影響,圖2給出了背景訓(xùn)練序列中有突變存在但不進(jìn)行突變檢測(cè)的建模結(jié)果。實(shí)驗(yàn)從傍晚的視頻中提取x幀圖像作為背景訓(xùn)練序列發(fā)生光線突變的部分,其余N-x的幀圖像從白天的視頻中提取,并通過(guò)改變突變圖像數(shù)量x的大小來(lái)演示光線突變對(duì)建模結(jié)果的影響。為了在不改變實(shí)驗(yàn)隨機(jī)性的前提下更加充分地說(shuō)明光線突變對(duì)初始背景的影響程度,實(shí)驗(yàn)中的背景訓(xùn)練序列采取人為選取和隨機(jī)抽取兩種方式。圖2a、圖2b的背景訓(xùn)練序列是人為選取的,即突變圖像的數(shù)量是已知的;圖2c、圖2d的背景訓(xùn)練序列是從500幀有光線突變的圖像中由計(jì)算機(jī)隨機(jī)抽取的。
另外,這里所用的背景初始化方法是本文的區(qū)間分布密度法,將在下文對(duì)其做詳細(xì)介紹。
Figure 2 Background initialization results with mutation
圖2所示的四幅圖像的背景訓(xùn)練序列均為100幀,圖2a中x=35,即有35%的圖像發(fā)生了光線突變,其建模結(jié)果有大塊的黑斑存在;圖2b中x=70,突變圖像占背景訓(xùn)練序列的70%,建模結(jié)果以暗色為主,但有大量的白色噪點(diǎn)存在;圖2c、圖2d的背景訓(xùn)練序列為隨機(jī)抽取的,其結(jié)果中仍有大塊的黑斑及噪點(diǎn)存在。圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以充分說(shuō)明,在背景初始化過(guò)程中,背景訓(xùn)練序列中部分圖像的光線突變會(huì)使建立的背景模型出現(xiàn)明暗交錯(cuò)現(xiàn)象,與真實(shí)背景差異較大,這將對(duì)后續(xù)的處理產(chǎn)生不可預(yù)料的影響。因此,突變檢測(cè)可以有效地避免在背景初始化過(guò)程中因部分圖像發(fā)生的光線突變等現(xiàn)象對(duì)建模結(jié)果的影響,從而為后續(xù)的檢測(cè)提供更加準(zhǔn)確可靠的背景模型。
對(duì)于場(chǎng)景相對(duì)固定的視場(chǎng),各像素點(diǎn)灰度值的大小符合一個(gè)隨機(jī)概率分布[13],基于區(qū)間分布密度的背景初始化方法,是將這些隨機(jī)分布的灰度值按大小分配到相應(yīng)的灰度區(qū)間中,并計(jì)算各個(gè)區(qū)間的分布密度,篩選出分布密度最高的區(qū)間子類作為背景子類,并通過(guò)計(jì)算得到該像素點(diǎn)的背景值。
3.1 像素點(diǎn)的時(shí)間軸投影
首先從視頻中提取N幀圖像作為背景訓(xùn)練序列,然后采集某一個(gè)像素點(diǎn)在每一幀當(dāng)中的灰度值,將其映射到一維數(shù)組A中,數(shù)組中的值便稱為該像素點(diǎn)的時(shí)間軸投影,記為{ai|i=1,2,…,N},后續(xù)的每一步運(yùn)算則是基于數(shù)組A展開,并返回結(jié)果,然后繼續(xù)下一個(gè)像素點(diǎn)的處理。
3.2 數(shù)據(jù)分類法
數(shù)組A中的數(shù)據(jù)是N幀圖像某一個(gè)像素點(diǎn)不同時(shí)刻的灰度值,由于時(shí)間比較短,光線的緩慢變化對(duì)背景的影響可以忽略不計(jì),這使得沒(méi)有動(dòng)態(tài)物體出現(xiàn)的像素點(diǎn)會(huì)集中分布在一個(gè)區(qū)段內(nèi),所以,數(shù)據(jù)分布最多的一段區(qū)間內(nèi)的像素點(diǎn)就代表該點(diǎn)的最平穩(wěn)狀態(tài),可以作為其背景子類。
基于該理論,本文采用的分類方法如下:
步驟1以一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隔值d,將0到255的灰度值平均分為P個(gè)區(qū)間,即:
間隔值d越小,分類區(qū)間越多,計(jì)算結(jié)果越逼真,但同時(shí)會(huì)增加計(jì)算量,因此需要根據(jù)待處理圖像灰度值的分散程度來(lái)決定d值的大小,以達(dá)到最佳的分類效果為目的,文中將d的值取為6;
步驟2將數(shù)組A中的所有灰度值按大小歸類到劃分好的區(qū)間內(nèi),并統(tǒng)計(jì)每一個(gè)區(qū)間內(nèi)灰度值的個(gè)數(shù)(Number),記為Num(i),i=1,2,…,P。
3.3 基于區(qū)間分布密度的選擇法
區(qū)間分布密度,指的是在時(shí)間軸方向上某像素點(diǎn)的灰度值在區(qū)間內(nèi)的分布密集度。具體定義為單位區(qū)間內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù):
(1)
式中,L表示區(qū)間長(zhǎng)度,x表示區(qū)間L內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。
該算法的基本思想是:找出像素點(diǎn)個(gè)數(shù)最多的區(qū)間,即灰度值出現(xiàn)頻率最高的區(qū)間,計(jì)算該區(qū)間的分布密度Dens,作為基密度,然后將目標(biāo)區(qū)間分別向左右方向擴(kuò)展,并計(jì)算各自的分布密度,比較它們與基密度的差值是否在允許的范圍內(nèi),從而選擇滿足需要的區(qū)間段提取背景子類。
Figure 3 Comparison of background initialization results
具體算法描述如下:
步驟1從分類后的區(qū)間中選擇灰度值出現(xiàn)頻率最高的區(qū)間,將其稱為中心區(qū)間,假設(shè)該區(qū)間內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為Num(j),1≤j≤P,按式(1)計(jì)算該區(qū)間的區(qū)間分布密度Dens作為基密度:
其中,參數(shù)d指2.2節(jié)提到的間隔值,Num(j)是第j個(gè)區(qū)間內(nèi)的灰度值個(gè)數(shù)。
步驟2將中心區(qū)間向左右方向各擴(kuò)展一個(gè)區(qū)間,分別計(jì)算擴(kuò)展后左右方向上兩個(gè)區(qū)間的分布密度,記為區(qū)間分布密度左值Dens_l和區(qū)間分布密度右值Dens_r:
步驟3將Dens_l、Dens_r與Dens進(jìn)行比較:
(1)若|Dens_l-Dens|≤Td,則繼續(xù)向左擴(kuò)展一個(gè)區(qū)間,計(jì)算新的區(qū)間分布密度左值;
(2)若|Dens_r-Dens|≤Td,則繼續(xù)向右擴(kuò)展一個(gè)區(qū)間,計(jì)算新的區(qū)間分布密度右值;
(3)若(1)和(2)同時(shí)滿足條件,則將左右兩個(gè)區(qū)間納入中心區(qū)間,并修改基密度的值:
然后回到步驟2重復(fù)該過(guò)程,直到(1)和(2)都不滿足條件為止。
閾值Td需要根據(jù)處理視頻背景的灰度變化范圍適當(dāng)選取,文中取為1.5。Td所允許的差值范圍可以防止在篩選有效值的過(guò)程中丟失太多有用信息,也可以避免背景中的常動(dòng)物體(例如樹葉的擾動(dòng)等)造成的干擾,從而使建立的背景模型更加接近于真實(shí)背景。
步驟4經(jīng)步驟3篩選出的區(qū)間包含比較完整的背景信息,將其作為目標(biāo)區(qū)間B,目標(biāo)區(qū)間中的所有像素點(diǎn)即為背景子類。設(shè)目標(biāo)區(qū)間B中有k個(gè)像素點(diǎn),則將背景子類記為{bi|i=1,2,…,k},計(jì)算其平均值A(chǔ)ve,并將其作為該像素點(diǎn)的背景值:
3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
實(shí)驗(yàn)中選取了兩段高速公路監(jiān)控視頻和一段小區(qū)的安全監(jiān)控視頻作為視頻序列。其中,兩段高速公路均處于交通流暢狀態(tài),小區(qū)中的車流量較少,但存在慢速行駛的車輛,會(huì)對(duì)背景提取產(chǎn)生一定的影響。實(shí)驗(yàn)中采用的視頻均為AVI格式,從各個(gè)視頻中隨機(jī)選取100幀連續(xù)的圖像作為各自的背景訓(xùn)練序列,分別用本文算法提取它們的初始背景,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與時(shí)間平均法及文獻(xiàn)[7]的灰度一致平穩(wěn)區(qū)間法做了對(duì)比,結(jié)果如圖3所示。
圖3中的視頻1和視頻3均是高速公路上的監(jiān)控視頻,視頻2是小區(qū)的安全監(jiān)控視頻。視頻1的背景較為單純,時(shí)間平均法得到的背景模型較為逼真,但馬路中間的幾條深色條痕處出現(xiàn)了些許模糊,相比之下,后兩種方法建立的模型輪廓更為清晰,與真實(shí)背景更為接近;因視頻2中存在車輛的加減速現(xiàn)象,當(dāng)車輛行駛速度比較慢時(shí),時(shí)間平均法的建模結(jié)果中會(huì)出現(xiàn)明顯的拖影現(xiàn)象,而且車輛速度越慢,拖影現(xiàn)象越嚴(yán)重;平穩(wěn)區(qū)間法和本文的方法對(duì)于這種問(wèn)題具有很好的魯棒性,所建模型當(dāng)中不存在任何遺留痕跡,與真實(shí)背景完全符合;視頻3中有樹陰存在,背景相對(duì)較為復(fù)雜,時(shí)間平均法的建模結(jié)果中存在一條與真實(shí)背景偏差較大的白色痕跡,這條痕跡是從視頻中經(jīng)過(guò)的白色公交車產(chǎn)生的拖影;而平穩(wěn)區(qū)間法的結(jié)果當(dāng)中也存在一些白色斑塊和噪點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),平穩(wěn)區(qū)間法的建模結(jié)果會(huì)隨著背景訓(xùn)練序列的不同而出現(xiàn)不同程度的噪音,因此平穩(wěn)區(qū)間法受公路上車輛運(yùn)行狀況的影響較大;相比之下,本文方法對(duì)樹葉的擾動(dòng)、路面車輛的運(yùn)行狀況具有更好的適應(yīng)能力,建模結(jié)果更為逼真。
另外,為了說(shuō)明本文算法在時(shí)間上的優(yōu)越性,文中將三種算法背景初始化過(guò)程的時(shí)間在軟硬件平臺(tái)相同、背景訓(xùn)練序列相同的條件下進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如表1所示。為了記錄準(zhǔn)確的背景初始化時(shí)間,表中的數(shù)據(jù)不包含突變檢測(cè)所用的時(shí)間。
Table 1 Comparison of background initialization time表1 背景初始化時(shí)間對(duì)比 s
從表1的數(shù)據(jù)可以看出,時(shí)間平均法建模過(guò)程所需的時(shí)間最短,平穩(wěn)區(qū)間法的建模過(guò)程則相對(duì)較慢,而本文算法所需時(shí)間和平均法相差不多。但是,考慮到時(shí)間平均法易受車輛速度和飽和度的影響,不適于復(fù)雜場(chǎng)景下初始背景的提??;而平穩(wěn)區(qū)間法不但需要較長(zhǎng)的建模時(shí)間,受背景訓(xùn)練序列選取方式的影響也較大;相比之下,本文算法可以在保證背景圖像質(zhì)量的同時(shí),在較短時(shí)間內(nèi)完成背景初始化過(guò)程,有助于提高背景更新過(guò)程的實(shí)時(shí)性,這樣,就可以在不影響更新進(jìn)程的前提下,通過(guò)不斷的背景重建,糾正更新過(guò)程中累積的誤差,從而使背景更新的準(zhǔn)確度得以提高。
本文提出的基于區(qū)間分布密度的背景初始化方法,在有效解決背景訓(xùn)練序列中的光線突變對(duì)初始背景質(zhì)量影響的同時(shí),通過(guò)計(jì)算區(qū)間分布密度來(lái)獲取背景子集,并最終得到背景像素點(diǎn)的灰度值,完成背景初始化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在不出現(xiàn)車輛擁堵的情況下,該算法可以很好地完成背景初始化過(guò)程;而對(duì)于有慢速車輛運(yùn)行的監(jiān)控視頻,本文算法可以有效地避免經(jīng)典算法時(shí)間平均法中存在的拖影問(wèn)題,同時(shí)相對(duì)于平穩(wěn)區(qū)間法又可以避免背景訓(xùn)練序列選取方式的影響,具有很好的魯棒性;而且算法不涉及復(fù)雜的計(jì)算,分類方法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。
[1] Liu Xin-ye,Li Wen-ju,Gao Lian-jun,et al. An effective algorithm of road background extraction and updating[J]. Microcomputer & Its Applications,2012,31(7): 46-48. (in Chinese)
[2] Zhang Hong-ying.The research of background extractionbased on the event monitoring[D]. Wuhan: WuHan University of Technology,2013.(in Chinese)
[3] Wang H Z,Suter D. A novel robust statistical method for background initialization and visual surveillance [C]∥Computer Vision -Accv 2006,Pt I,2006:328-337.
[4] Gutchess D,Trajkovic M,Cohen-Solal E,et al. A background model initialization algorithm for video surveillance [M]. Vancouver,BC: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc,2001.
[5] Marco C M B,Vittorio M. Multi-level background initialization using hidden Markov models [C]∥Proc of the 1st ACM SIGMM International Workshop on Video Surveillance,2003:11-20.
[6] Andrea C A F,Vittorio M. Background initialization in cluttered sequences[J]. Computer Vision and Pattern Recognition Workshop,2006,36(6):993-997.
[7] Peng Hong,Han Lu-sha,Wang Hui,et al. Background extraction method based on the fusion of wavelet transform and multi-frame average [J]. Journal of Zhejiang University of Technology,2013,41(2): 228-231. (in Chinese)
[8] Tang Ming-hui,Yang Yan.Research and development of fuzzy clustering validity[J]. Computer Engineering & Science,2009,31(9):122-124. (in Chinese)
[9] Meng Xiao-lin,Li Ying,Han Chao. Background initialization based on fuzzy clustering method[J]. Microcomputer & Its Applications,2011,30(5): 41-43. (in Chinese)
[10] Li Ming-hui, Su Hong-ye, Dong Li-da. Rapid background extraction and update algorithm[J]. Computer Engineering,2010,36(3):283-285.(in Chinese)
[11] Li Zhi-hui, Zhang Chang-hai, Qu Zhao-wei,et al. Background initialization algorithm in traffic flow video detection [J]. Journal of Jilin University,2008,38(1): 148-151. (in Chinese)
[12] Xiang Hai-xia,Wang Wei-xing. Research of self-adaptive background updating algorithm in vehicle detection[J]. Computer Engineering and Applications,2009,45(11):235-237.(in Chinese)
[13] Zhang Kang-ning,Zhao Qiu-di,Li Xiang-yan,et al. Modified background extraction algorithm[J]. Computer Systems & Applications,2014,23(7):144-147.(in Chinese)
附中文參考文獻(xiàn):
[1] 劉欣頁(yè),李文舉,高連軍,等.一種有效的道路背景提取與更新算法[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2012,31(7):46-48.
[2] 張紅穎.事件監(jiān)控中的背景提取方法研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2013.
[7] 彭宏,韓露莎,王輝,等.基于小波變換與多幀平均法融合的背景提取[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,41(2):228-231.
[8] 唐明會(huì),楊燕.模糊聚類有效性的研究進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2009,31(9):122-124.
[9] 孟曉琳,黎英,韓超.基于模糊聚類的背景初始化方法[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2011,30(5):41-43.
[10] 李明輝,蘇宏業(yè),董利達(dá).快速背景提取及更新算法[J].計(jì)算機(jī)工程,2010,36(3):283-285.
[11] 李志慧,張長(zhǎng)海,曲昭偉,等.交通流視頻檢測(cè)中背景初始化算法[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào),2008,38(1):148-151.
[12] 向海霞,王衛(wèi)星.車輛檢測(cè)中的自適應(yīng)背景更新算法研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2009,45(11):235-237.
[13] 張康寧,趙秋娣,李祥艷,等.一種改進(jìn)的背景提取算法[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2014,23(7):144-147.
火元蓮(1973-),女,甘肅永登人,博士,副教授,研究方向?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理。E-mail:huoyuanlian@163.com
HUO Yuan-lian,born in 1973,PhD,associate professor,her research interest includes digital signal processing.
秦梅(1990-),女,甘肅鎮(zhèn)原人,碩士生,研究方向?yàn)閳D像處理。E-mail:qinmei_23@163.com
QIN Mei,born in 1990,MS candidate,her research interest includes image processing.
邱振(1990-),男,河南汝南人,碩士生,研究方向?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)處理。E-mail:luvgordon@outlook.com
QIU Zhen,born in 1990,MS candidate,his research interest includes speech signal processing.
A background initialization method based on interval distribution density
HUO Yuan-lian,QIN Mei,QIU Zhen
(School of Physics and Electronic Engineering,Northwest Normal University,Lanzhou 730070,China)
In order to extract the initial background from the surveillance videos which contain moving objects, we propose a background modeling method based on interval distribution density. Firstly, all the pixel gray values of the background training sequence are classified by size. Then the gray intervals contain the most complete background information are filtered out by calculating the interval distribution density. Considering that the initial background extraction may be affected by the light mutation of some of images, the minimum mean square error theory is adopted to detect the light mutation of background training sequence before modeling. Experimental results show that the proposed method is easy to implement, and has good adaptability. Besides, it can eliminate the interference of light, and achieve a more realistic initial background in shorter time.
vehicle detection;background initialization;mutation detection;interval distribution density
1007-130X(2015)09-1724-06
2014-12-22;
2015-04-16
TP751.1
A
10.3969/j.issn.1007-130X.2015.09.021
通信地址:730070 甘肅省蘭州市西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院
Address:School of Physics and Electronic Engineering,Northwest Normal University,Lanzhou 730070,Gansu,P.R.China