運動目標檢測與陰影去除及源代碼

11運動目標檢測高斯模型中，權(quán)重最大的高斯分布與當前背景最為接近，即權(quán)重最大的高斯分布的均值卩即可認為是當前背景的像素值。[2」[3」[2」[3」0=卩乙加)(x,y)[)，%))[9」[丄0」混合高斯模型使用K個高斯模型來表征圖像中各個像素點的特征,在新一幀圖像獲得后更新混合高斯模型,用當前圖像中的每個像素點與混合高斯模型匹配,如果成功匹配則判定該點為背景點,否則為前景點。首先，可以采用以下方法來判定當前像素是否與混合高斯背景模型中的第i高斯分布相匹配：匹配ifC-UJ<T)i=1,2,3”..，K [1]< t(i,t)(i,t) [丄」不匹配else其中，T(i,t)=Xc(,,t),九為方差系數(shù)，該值取2.5時，具有最優(yōu)效果。如果當前像素點與混合高斯背景模型中的第i個高斯模型相匹配，則更新此高斯分布的權(quán)值3(k,t+1)，期望卩和方差b2,其更新方法如下所示：①=+卩C一①)(i,t+1)(i,t) (i,t)u=u+aC(x,y)-u)(i,t+1)(i,t) (i,t+1) (i,t)b2=b2+a|v(x,y)-u2-b2(i,t+i)(i,t)((i,t+i) (i,t)(i,t)其中：如果當前的像素值1(x,y)找不到一個與之匹配的高斯分布,則可以認為在k個高斯模型的集合中出現(xiàn)了新的高斯分布,此時，用新的高斯分布替換到原來混合高斯背景模型中權(quán)值最小的高斯分布，然后可以用當前像素值初始化u，用一個較大的初始值初始化b2，再用一個較小值初始化①，然后更新其他高斯分布的權(quán)值:w=w—pw(k,t+1)(k,t) (k,t+1) [4」由上述過程可以發(fā)現(xiàn)，與當前像素匹配的高斯分布權(quán)重增加了，而不匹配的高斯分布的權(quán)重則降低了。然后對權(quán)值W進行歸一化處理：ww= i=1,2,3”..，K [5」(i,t)爭'w(k,t)k=1更新完每個高斯分布的權(quán)值，均值和方差后，按照混合高斯分布的原理，背景點應(yīng)該具有較大的權(quán)值w和較小的方差w wC，/) (i,t)b2。因此可以對b(2.?)或者b(,,”的值進行排序，從排序后的K個高斯分布中選取前B個分布作為背景對應(yīng)的高斯分布，其中B的取值為：B=argmin”Ik=ik丿 [6」其中，T為背景選取的閾值，T的取值一般與當前背景的復雜程度有關(guān)系，很多文獻中T的取值為0.7。如果在閾值T范圍內(nèi)，沒有一個高斯分布與當前像素匹配,則認為該點是前景點，反之該點為背景點，一般可以認為混合

2陰影去除算法2.1RGB陰影模型及陰影除去算法2.1?1RGB陰影模型觀察發(fā)現(xiàn)，陰影只是改變了當前像素的亮度，因此陰影在RGB空間上對像素點的影響主要有以下兩個方面：丄.當前像素點在有陰影時，其像素點RGB分量的值比沒有陰影時要??；2.當前像素點在有陰影時，其RGB分量上像素值的減少量相同。因此，可以得到基于RGB空間的陰影模型：■<B,S<B,S<B三rrggbbS:S:S=B:B:Brgbrgb[8」其中，B，B，Bb為當前背景像素點上的RGB三個分量的值，S，Sg，Sb為當前檢測圖像序列中像素點的RGB值。根據(jù)本文提到的混合高斯模型建模方法，可以建立當前背景模型，得到當前的背景圖像，對于當前t+1時刻的像素點I(x,y)來說，當前的背景為t時刻權(quán)值最高的高斯分布的期望值U，因此，在RGB空間下，上述公式可表述為：'I<u,I<u,I<ur,t+1r,tg,t+1g,tb,t+1b,tI:U=I:U=I<Ur,t+1r,tg,t+1g,tb,t+1b,t或：—I U—I U—Ir,tr,t+1=g,tg,t+1=b,tb,t+1=K<U U U Sr,t g,t b,tK〉0s在實驗中發(fā)現(xiàn)，對于像素點It+1來說，由于受到光照變化和建模誤差的影響，其并不能完全滿足上述公式，因此上述公式僅為理論表達式。所以對于誤差的估算直接影響到了去除陰影的效果。2.1.2RGB陰影模型誤差分析根據(jù)RGB陰影模型原理不難看出，RGB空間上陰影誤差主要有兩種誤差構(gòu)成，一種為環(huán)境變化引起的誤差，可稱之為環(huán)境誤差①，還有一種為在建模過程中產(chǎn)生的誤差，可稱之為模型誤差△，下面對這兩種誤差進行詳細的分析：(丄)環(huán)境誤差主要是由于當前環(huán)境下光線的變化，如強光下和弱光下，其對圖像有著不同的影響。還有圖像采集系統(tǒng)的不同，例如用不同的攝像機對圖片進行采集時，其圖像亮度與顏色可能會發(fā)生變化。一般情況下，環(huán)境誤差主要產(chǎn)生與光線的變化，在強光下，其背景像素的值不穩(wěn)定，所以需要一個較大值①，在弱光下時，環(huán)境誤差影響較小，可以將環(huán)境誤差①設(shè)為一個較小值。一般情況，①的取值范圍在[°。2]之間。3結(jié)果（a）原圖 （b）未除陰影 3結(jié)果（a）原圖 （b）未除陰影 （c）去除陰影6—6[11]A=i,tmi二r,g,b L丄丄」（a）原圖 （（a）原圖 （b）未除陰影 （c）去除陰影其中巴，為當前背景像素點的均值與方差，6m為r,g,b通道中的最小方