前景检测算法_2(帧差法1)

  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:

 1 // frame_diff.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
 2 //
 3 
 4 #include "stdafx.h"
 5 #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
 6 #include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
 7 #include <opencv2/core/core.hpp>
 8 
 9 #define threshold_diff 20 //设置简单帧差法阈值
10 
11 using namespace cv;
12 using namespace std;
13 
14 int main(int argc,unsigned char* argv[])
15 {
16     Mat img_src1,img_src2,img_dst,gray1,gray2,gray_diff;
17     bool pause=false;
18 
19     VideoCapture vido_file("IndoorGTTest1.avi");//在这里改相应的文件名
20     namedWindow("foreground",0);
21     for (;;)
22     {
23         if(!pause)
24         {
25             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
26             cvtColor(img_src1,gray1,CV_BGR2GRAY);
27             imshow("video_src",img_src1);//可以事先不用新建一个窗口
28             waitKey(5);
29 
30             vido_file >>img_src2;
31             cvtColor(img_src2,gray2,CV_BGR2GRAY);
32             imshow("video_src",img_src2);//可以事先不用新建一个窗口
33 
34             waitKey(5);
35             subtract(gray1,gray2,gray_diff);
36             for(int i=0;i<gray_diff.rows;i++)
37                 for(int j=0;j<gray_diff.cols;j++)
38                     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
39                         gray_diff.at<unsigned char>(i,j)=255;
40                     else gray_diff.at<unsigned char>(i,j)=0;
41 
42             imshow("foreground",gray_diff);
43         }
44         char c=(char)waitKey(10);
45         if (c==27)
46         {
47             break;    
48         }
49         if(c==' ')
50             pause=!pause;
51     }
52     return 0;
53 }

   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

  也就是利用2次相邻帧的差,然后去与操作,就得到了真正的那个影子了。

  这个在一定程度上可以解决”双影”现象。

  同样做了个简单的实验,代码如下:

 1 // frame_3diff.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
 2 //
 3 
 4 #include "stdafx.h"
 5 #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
 6 #include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
 7 #include <opencv2/core/core.hpp>
 8 
 9 #define threshold_diff1 10 //设置简单帧差法阈值
10 #define threshold_diff2 10 //设置简单帧差法阈值
11 
12 using namespace cv;
13 using namespace std;
14 
15 int main(int argc,unsigned char* argv[])
16 {
17     Mat img_src1,img_src2,img_src3;//3帧法需要3帧图片
18     Mat img_dst,gray1,gray2,gray3;
19     Mat gray_diff1,gray_diff2;//存储2次相减的图片
20     Mat gray;//用来显示前景的
21     bool pause=false;
22 
23     VideoCapture vido_file("IndoorGTTest1.avi");//在这里改相应的文件名
24     namedWindow("foreground",0);
25     for (;;)
26     {
27         if(!false)
28         {
29             vido_file >>img_src1;
30             cvtColor(img_src1,gray1,CV_BGR2GRAY);
31         
32             waitKey(5);
33             vido_file >>img_src2;
34             cvtColor(img_src2,gray2,CV_BGR2GRAY);
35             imshow("video_src",img_src2);//
36 
37             waitKey(5);
38             vido_file >>img_src3;
39             cvtColor(img_src3,gray3,CV_BGR2GRAY);
40 
41             subtract(gray2,gray1,gray_diff1);//第二帧减第一帧
42             subtract(gray3,gray2,gray_diff2);//第三帧减第二帧
43 
44             for(int i=0;i<gray_diff1.rows;i++)
45                 for(int j=0;j<gray_diff1.cols;j++)
46                 {
47                     if(abs(gray_diff1.at<unsigned char>(i,j))>=threshold_diff1)//这里模板参数一定要用unsigned char,否则就一直报错
48                         gray_diff1.at<unsigned char>(i,j)=255;            //第一次相减阈值处理
49                     else gray_diff1.at<unsigned char>(i,j)=0;
50 
51                     if(abs(gray_diff2.at<unsigned char>(i,j))>=threshold_diff2)//第二次相减阈值处理
52                         gray_diff2.at<unsigned char>(i,j)=255;
53                     else gray_diff2.at<unsigned char>(i,j)=0;
54                 }
55             bitwise_and(gray_diff1,gray_diff2,gray);
56             imshow("foreground",gray);
57         }
58         char c=(char)waitKey(10);
59         if (c==27)
60         {
61             break;    
62         }
63         if(c==' ')
64             pause=!pause;//为什么暂停不了??
65     }
66     return 0;
67 }

   实验结果如下:

  

  可以看出,效果并没怎么变好,只是影子轮廓确实变细了,”空洞”现象也没有改善,当然这只是个简单的实验,也没有优化或改进,用的是最原始的思想,没有使用形态学做后期处理。

 

 

 

 

posted on 2012-05-01 09:28  tornadomeet  阅读(31126)  评论(13编辑  收藏  举报

阿萨德发斯蒂芬