多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展給人們的生活帶來了很多的便利，在很多工程應(yīng)用設(shè)計(jì)中，會(huì)涉及到大量的圖像捕捉與圖像處理的問題，如防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，這些系統(tǒng)在某些程度上代替了人的重復(fù)勞動(dòng)，在實(shí)際工作中都有十分重要的實(shí)用價(jià)值[1-4]。筆者對計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)及算法進(jìn)行了深入研究，并開發(fā)了一種新型的移動(dòng)物體檢測及背景更新系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)裝置
    系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新性，適合于室內(nèi)及室外光線變化率不強(qiáng)烈的環(huán)境。硬件裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝等特點(diǎn)，使用靈敏度高、抗強(qiáng)光、體積小的CCD攝像頭，CPU為Intel Pentium 4, 內(nèi)存1 GB，硬盤80 GB的計(jì)算機(jī)(或筆記本電腦)。CCD攝像頭與計(jì)算機(jī)相連,固定在觀察者位置即可。系統(tǒng)裝置圖如圖1所示。

2 算法
2.1 幀差法與背景更新相結(jié)合算法分析
    幀差法是一種在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常使用的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測方法。該方法算法簡單，運(yùn)算速度快，非常適合實(shí)時(shí)性檢測要求較高的場合。但幀差法對于圖像的噪聲(電子噪聲、顆粒噪聲等)及攝像機(jī)的抖動(dòng)比較敏感，個(gè)別像素可能因此而劇烈變化從而造成誤判的發(fā)生。另外，如果移動(dòng)物體移動(dòng)速度過慢，有可能檢測不到移動(dòng)物體。
    背景減除法的關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確地提取出背景，并且當(dāng)背景發(fā)生改變時(shí)，能及時(shí)地更新背景，其優(yōu)勢在于對移動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確判斷。但是背景更新是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，有時(shí)間延遲，另外，由于學(xué)習(xí)過程中包含移動(dòng)物體信息，經(jīng)常有“拖尾”現(xiàn)象發(fā)生，影響結(jié)果的精度。如何去除“拖尾”現(xiàn)象，李宏研[5]等提出一種相關(guān)矩陣判別法，但是運(yùn)算較復(fù)雜；陳利平[6]等提出多幀加權(quán)的方法，運(yùn)算也較復(fù)雜，結(jié)果對環(huán)境的依賴較大。本文提出一種幀差法與反饋背景更新結(jié)合算法,試圖緩解“拖尾”現(xiàn)象。


    TH1的值一般為20~30之間。TH2的值與TH1相同。由于p1的作用是判定學(xué)習(xí)回歸，所以TH3的值不宜過大，一般在0.01~0.05之間。TH4的作用是抑制圖像強(qiáng)烈變化時(shí)的無用更新，一般在0.5~0.7之間。TH5的作用是判定移動(dòng)物體響應(yīng)程度,一般在0.05~0.1之間。
2.2 程序可擴(kuò)展性算法分析
    對于不同的移動(dòng)物體檢測算法，其對系統(tǒng)提供的時(shí)序幀要求也不同，比如上文提到的幀差法，有二幀差法、三幀差法、四幀差法；對于背景建模算法，迭代法只要求當(dāng)前幀，反饋背景更新算法則要求有當(dāng)前幀和前一幀圖像，參考文獻(xiàn)[6]中提到的多幀加權(quán)算法要求至少有包括當(dāng)前幀在內(nèi)的之前5幀圖像，這就需要系統(tǒng)提供足夠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。而對于實(shí)時(shí)系統(tǒng)而言，為了保證系統(tǒng)的可持續(xù)性和實(shí)時(shí)性，通常只將當(dāng)前幀保存在內(nèi)存中，這就限制了其他算法在該系統(tǒng)上的應(yīng)用。為了保持系統(tǒng)的可持續(xù)性并保證多種算法可以在一個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行，本系統(tǒng)采用了時(shí)序調(diào)用的方法，將當(dāng)前幀以及之前一段時(shí)間內(nèi)的所有時(shí)序幀可控地保存在硬盤上，以備其他算法調(diào)用，并始終維持這一狀態(tài)，以保持系統(tǒng)的可持續(xù)性。
    本系統(tǒng)中采用Ontimer()方法實(shí)時(shí)采集視頻幀，并在采集當(dāng)前幀后把它保存到硬盤上，通過累加計(jì)數(shù)的方式控制保存幀的個(gè)數(shù)。當(dāng)保存幀數(shù)超過某個(gè)控制值時(shí)，從之前的第一幀開始依時(shí)間順序刪除前面的幀，并持續(xù)下去，這樣在系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過程中始終有一定數(shù)量的幀可供調(diào)用。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行時(shí)，用OnCancel()方法將這些中間變量刪除。對于用戶而言，保存幀后刪除幀的動(dòng)作是不可見的，但用戶在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可以調(diào)用控制值以內(nèi)的任意幀。
    (1)判斷保存路徑是否存在，如果存在則保存幀，否則創(chuàng)建保存路徑；
    (2)用capFileSaveDIB（）方法保存幀并計(jì)數(shù)；
    (3)判斷幀的數(shù)量，如果大于10（可根據(jù)需要改變），則刪除第一幀；
    (4)判斷終止條件是否滿足，滿足則刪除所有幀，刪除當(dāng)前目錄，否則返回第(2)步。
2.3 算法流程
    本文算法流程圖如圖2和圖3所示。

3 程序測試及結(jié)果分析
3.1 幀差法與背景更新相結(jié)合算法的具體實(shí)現(xiàn)和效果
    在系統(tǒng)測試過程中，設(shè)置4個(gè)窗口，分別為左上原始視頻，右上背景減除法，左下迭代法背景更新算法，右下本文提出算法的運(yùn)行效果，可以看出，新背景更新算法抑制了“拖尾”現(xiàn)象。演示效果如圖4所示。

3.2 擴(kuò)展幀保存算法的測試
    本算法主要實(shí)現(xiàn)保存實(shí)時(shí)幀到硬盤上，并保持一定的數(shù)量持續(xù)更新實(shí)時(shí)幀，當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行后，刪除這些實(shí)時(shí)幀，并刪除保存位置的文件夾。
    當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，在D盤位置會(huì)新建一個(gè)名為pic的文件夾，實(shí)時(shí)幀就保存在這個(gè)文件夾里。系統(tǒng)結(jié)束后，幀和目錄同時(shí)被刪除。
    本文介紹了一種新型的移動(dòng)物體檢測及背景更新系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一種新型幀差法和反饋背景更新相結(jié)合的算法作為背景更新算法，并在系統(tǒng)中對時(shí)序幀的生成和調(diào)用方法進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠有效去除“拖尾”效應(yīng)，并且該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)幀保存算法能夠有效地適應(yīng)大多數(shù)算法在該系統(tǒng)上的應(yīng)用。該系統(tǒng)沒
有對視頻進(jìn)行前期處理，下一步將主要研究視頻的前期處理工作，以達(dá)到提高精度的目的。
參考文獻(xiàn)
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