OpenCv图像处理篇之帧间差分法

帧差法是背景减图法中的一种，只不过是帧差法不需要建模，因为它的背景模型就是上一帧的图，所以速度非常快，另外帧差法对缓慢变换的光照不是很敏感，所以其用途还是有的，有不少学者对其做出了出色的改进。

　　其基本原理可以用下面公式看出：

　　|i(t)-i(t-1)|<T             背景

　　|i(t)-i(t-1)|>=T           前景

　　其中i(t),i(t-1)分别为t,t-1时刻对应像素点的像素值,T为阈值。

　　当然其缺点也不少，容易出现”双影”和”空洞”现象。

　　用opencv2.3.1+vs2010做了个简单的实验，其实验代码如下：

// frame_diff.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/core/core.hpp>

#define threshold_diff 20 //设置简单帧差法阈值

using namespace cv;
using namespace std;

int main(int argc,unsigned char* argv[])
{
Mat img_src1,img_src2,img_dst,gray1,gray2,gray_diff;
bool pause=false;

VideoCapture vido_file("IndoorGTTest1.avi");//在这里改相应的文件名
namedWindow("foreground",0);
for (;;)
{
if(!pause)
{
vido_file >>img_src1; //因为视频文件帧数已经固定了，所以每次到这句语句都是读取相邻的帧数，没到时间视频并不向前走
cvtColor(img_src1,gray1,CV_BGR2GRAY);
imshow("video_src",img_src1);//可以事先不用新建一个窗口
waitKey(5);

vido_file >>img_src2;
cvtColor(img_src2,gray2,CV_BGR2GRAY);
imshow("video_src",img_src2);//可以事先不用新建一个窗口

waitKey(5);
subtract(gray1,gray2,gray_diff);
for(int i=0;i<gray_diff.rows;i++)
for(int j=0;j<gray_diff.cols;j++)
if(abs(gray_diff.at<unsigned char>(i,j))>=threshold_diff)//这里模板参数一定要用unsigned char，否则就一直报错
gray_diff.at<unsigned char>(i,j)=255;
else gray_diff.at<unsigned char>(i,j)=0;

imshow("foreground",gray_diff);
}
char c=(char)waitKey(10);
if (c==27)
{
break;
}
if(c==' ')
pause=!pause;
}
return 0;
}

 

实验结果如下：

　可以看出其“双影”和”空洞”比较明显。双影是由于帧差法有2个影子，在该试验中就是轮廓变得很粗，”空洞”是由于物体内部颜色相近，检测不出来。当然帧差法还有个致命的缺点那就是阈值T需要人工设定。

　　对于帧差法的”双影”现象，有人提出来了三帧差法。其原理如下所示：

　　1. 由i(t)-i(t-1)得到前景图     F1

　　2. 由i(t+1)-i(t)得到前景图    F2

　　3.  F1 ∩ F2得到前景图     F3

　　4.  形态学处理