一种基于码本背景模型的运动目标检测方法.pdf

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1、北京石油化工学院学报第18卷第1期Vo1．18NO．1JournalofBeijingInstituteof2O10年3月Mar．2010Petro—chemicalTechnology一种基于码本背景模型的运动目标检测方法赵占杰林小竹张金燕(1．北京化工大学，北京100029；2．北京石油化工学院，北京102617)摘要针对减背景算法中复杂背景下背景帧的提取问题，给出了一种码本背景提取方法。利用视频图像序列中的颜色和亮度信息，为每一个像素点创建一个码本，且码本随着其中码字的更新而更新，所有像素点的码本构成一个完整的背景。用当前视频帧和码本进行比较得到前景

2、运动目标。结果表明：算法运算量小，适合做实时处理。关键词背景码本；目标检测；减背景中图法分类号TP391．4序列图像运动目标检测目前主要有三种方现的位置用前一帧图像的平均灰度值来代替，法，分别是减背景[1]、帧差法和光流法。光之后累加取平均重构背景，这在一定程度上消流法由于计算复杂很少使用，帧差法可以处理除了前景对背景重建的影响，但处理的背景一缓慢的背景改变，但由于检测出的物体容易出般比较简单，而且同样存在背景更新的问题。现断裂和空洞，难以得到完整的运动目标。因混合高斯模型的提出在一定程度上解决了上述此人们越来越倾向于使用减背景方法。问题l6j，它为每个像

3、素点建立一个混合的高斯日前有很多种减背景方法，主要是利用背模型，可以处理复杂、缓慢变化的背景，但当环景的像素特征进行背景建模，背景模型的好坏境变化剧烈的时候背景模型也会失效，而且由直接影响目标检测的效果。怎样处娌复杂的背于要计算每个像素点的概率分布，计算复杂度景变化是背景建模中一个亟待解决的问题，许较大。多背景模型都试图消除背景变化(光照、摄像机针对摄像机获取的彩色图像序列，笔者采的震动、背景本身的变化等)对背景的影响。最用码本比较的方法来构建背景模型]，它不同简单的背景模型是时间平均法，它开辟一块于以往的背景构建方法，由于利用序列图像中内存用来存放帧序列

4、图像，将这帧图像进每个像素点的颜色和亮度信息来构建背景，使行简单的累加取平均，得到近似的背景。这种背景特征得到最有效的利用。根据序列图像中方法简单，计算复杂度低，但当所取的叫帧图像素点采样值的变化情况不同，每个码本包含像存在前景目标时，很难去除前景对背景的影的码字的个数不同。因此它不同于时间平均法响，而且构建的背景也不易于更新。针对前景和帧差背景重建法，它有几个码字就有几个背目标对背景的影响，文献Es]中提出了帧间差分景；也不同于混合高斯的方法要计算概率分布，的背景建模方法】，它是对平均模型的一种改只需要计算像素点的颜色距离和亮度范围，因进，因此同样的需要

5、∞帧来重建背景。将这此计算复杂度小，适合做实时视频图像处理。帧图像分别进行帧问差分，得到叫一l帧帧差1码本背景模型描述图像，如果构建背景的图像中存在前景，前景将被检测出来并会被保存在一1帧图像中，这采用量化的方法来构建背景模型，针对每样前景出现的位置将会被保存起来，在前景出一个像素点连续采样值的颜色距离和亮度范围为每个像素点生成一个码本，根据采样值的变收稿日期：2009—0304化情况，每个码本中码字的个数不同。42北京石油化工学院学报2010年第l8卷假设训练序列中单个像素的序列采样值没有出现的最大时间间隔，对于C(i一1，⋯，为：X一{，，⋯，z}，它

6、其中的每一个元素L)：都是一个RGB向量。设C一{c，f，⋯，C)为A一max{(N—q+P一1))(7)该像素的码本，码本中含有L个码字。每个像利用来消除冗余的码字，得到最能代表素的码本都是不同的，主要是由训练序列中该真实背景的初始码本M{If∈C，≤TM}，是像素点的采样值变化决定的。每个码字c(一为码字的索引。其中，阈值丁M通常取训练帧1，⋯，L)由两部分组成：RGB向量一(，G，数的一半，即N／2，表示所有代表背景的码字至少在最近N／2帧中出现过。B)和auJc一(，I，f，，P，q>，码字中各元步骤2中两个条件的满足情况是z与C素的含义表示如下：

7、的颜色向量非常接近，并且的亮度在c可，了：码字中最小最大亮度值；接受的范围内。引入时间准则是由于训练过厂：码字出现的频率；程中码字存在冗余，其中有一些码字可能代表：训练阶段该码字没有出现的最大时间噪声和前景运动目标。通过精简码本，从而得间隔；到最真实的背景。P，q：码字第一次出现和最后一次出现的时间。2颜色距离和亮度范围的确定码本训练阶段每一个采样值(1≤￡≤N)采用图1所示的颜色模型来处理颜色距离都和已有的码字进行比较，找到(如果存在)最和亮度范围。匹配的码字c与其匹配，将匹配的码字进行更新；如果找不到匹配码字，则为其创建一个新的码字存入码本中。码本提取

8、算法详细过程如下：步骤1：初始化，将每个像素的码本置空，每个码本中