背景差方法在复杂场景条件下的应用.pdf

第29卷第4期计算机工程与设计2008年2月

Vo1．29NO．4ComputerEngineeringandDesignFeb．2008

背景差方法在复杂场景条件下的应用

查成东，王长松，崔巍
(北京科技大学机械工程学院，北京100083)

摘要：针对运动目标检测中背景模型的维护问题，提出了基于动态三元组(DTDG)的背景建模方法。该方法给出了动态三
元组的概念，对每个像素维护一个动态三元组，根据像素的动态变化信息决定更新策略。实现了背景的自动更新，可以适应
光照的突变、缓变和场景本身的变化。实验表明了该方法在复杂场景条件下的有效性。
关键词：背景模型；计算机视觉；目标检测；背景差；图像分割
中图法分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1000—7024(2008)04—0894—02

Applicationofbackgroundsubtractionundercomplexscene

ZHACheng—dong，WANGChang—song，CUIWei
(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)

Abstract：Tosolvethemaintenanceofbackgroundmodelinmovingobjectsdetection，anapproachtobackgroundmodelingbasedon
dynamic-three-dimension-group(DTDG)isproposed．Aconcept—dynamic—three-dimension—groupisissuedout．Anypixelismodeled
byonedynamic—three-dimension—group．Updatingdecisionsaremadeaccordingtothepixeldynamicchangeinformation．Theapproach
Canupdatethebackgroundtoadapttosloworsuddenchangesinilluminationandmovedbackgroundobjectsautomatically~Theexpefi—
mentalresultsdemonstratetheefectivenessoftheproposedapproachundercomplexscene．
Keywords：backgroundmodel；computervision；objectdetection；backgroundsubtraction；imagesegment

0引言1基于动态三元组的背景维护

为了检测场景中的运动物体，建立一个有效的背景模型
视频监控系统得到越来越广泛的应用。智能视频监控系
是非常重要的。统计方法是一种常用的工具，用一个随即变
统用摄像机获取图像并且用计算机对获取的图像进行处理获
量来表示像素值的变化。该随机变量的概率密度函数具有特
取运动目标⋯。当有异常情况发生时，发出预警提醒监控人
定的统计分布形式，相应的参数均值和方差由最近的多个
员，同时启动录像功能，对异常现场进行录制保存。这样既节
像素取值来决定。于是，对每一个像素点，维护一个动态三元
省人力又节省大量的存储空间。运动检测是智能监视系统的
组(，，Ⅳ)，这里的Ⅳ是像素点最近连续被判定为前景点的次数。
核心。现有的运动检测方法可以归纳为3种：光流法。、相邻
1．1变化像素检测
帧差法“、背景差法。光流法的优点是能够检测独立运动的
当前时刻，某一像素的强度值为，其动态三元组中的均
对象，不需要预先知道场景的任何信息。但光流法计算复杂
值为，用(x存储当前像素是否为运动像素的判定结果
耗时，很难实现实时检测。相邻帧差法适用于动态变化的环
境，但不能够完整的分割运动对象，不利于进一步的对象分析咖)：f?叮(1)
和识别。背景差法是最常用的运动对象检测算法，在算法速根据虚警率设置图像的全局阈值r，本文根据经验采用
度和效果两个方面综合性能最好。r=3a。当y)等于1时表示当前帧像素为运动像素。
现实应用中，场景是多种多样，往往比较复杂，比如：场景1．2基于动态三元组的背景维护和更新
中存在着晃动的树；图像传输距离较远而导致图像的信噪比我们知道，一般运动物体停留的时间比较短，所以对于场
不高；摄像机和场景之间时时产生相对运动；光照的变化。所景本身的变化，如果某个像素点连续被判定为前景的次数Ⅳ大
有这些都增加了目标检测的难度。背景未知的情况下，在单于设定值M，就可以判定背景发生了物体移入或移出。此时，
帧图像中检测运动目标或变