基于帧差法的运动目标检测方法研究文档格式.docx

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LIUQing-fang

（Taiyuaninstituteoftechnology,Taiyuanshanxi）

[Abstract]Inreal-timevideomonitoringsystemthroughthemethodofdifferentframetoachievethepurposeofmovingtargetdetection.Thispaperstudiestheframedifferencemethodandthestepsofimplementation.ThenthesimulationexperimentsanalysebyshootingthevideoimagesequenceinthelatestversionoftheMATLABplatfbrm.Theresultsshowthatthealgorithmcandetectthemovingobjectquicklyandaccurately.

[keywords]Videosurveillance；

movingtargetdetection；

differentframemethod；

twoadjacentframedifference；

multiframedifference

【中图分类号】TP391 【文献标识码】A 【文章编号】1672-7274（2015）11-0054-02

1引言

随着信息技术的发展，实时视频监控应用得越来越广泛，从而快速、准确的运动目标检测算法成为当前视频监控领域中研究人员的任务。

经过大量研究，检测算法在不同程度上取得了一定的成就口一3由于采集运动目标所在的背景图像会受到自然条件改变带来的背景杂乱、阴影等多方面的影响，使得分割与检测运动目标存在相当大的误差。

本文主要研究帧差法结合背景差法,并在运动目标处于不同情形下时使用该方法进行检测，最后比较其结果。

2运动目标检测

运动目标检测，是指从视频流中实时提取出运动目标，确定目标所在位置区域以及色彩特征，并由静态特征对前景目标进行建模描述。

运动目标检测的首要步骤是对视频图像进行分割，从分割的帧图像序列中将背景图像和前景图像分辨出来；

然后对背景图像进行去噪和消除背景扰动等处理以适应环境的变化，如光线的影响和场景中物体的运动；

最后在RGB三个分量组成的色度空间下检测图像阴影，并对目标物进行标记，从而得到准确地运动目标。

3帧差法

帧差法⑶是一种快速、准确的运动目标检测算法，它分为相邻两帧差法和多帧相差法两种，其原理是选取一段时间内相邻两帧或多帧视频并进行时间差分处理，从而得到运动目标区域。

具体步骤是先将一段时间内的相邻两帧或三帧图像的像素点相减得到差分图像，再对差分图像进行二值化处理，如果处理后图像区域的像素值变化很小，并且小于事先确定的阈值，则该区域为背景图像；

反之，像素值变化较大的图像区域可能是由于物体的运动引起的,则把该区域认定为前景图像，并做标记。

如此往复计算,将标记出的区域整合起来即找到运动物体的前景图像。

这种算法的优点是相邻帧的时间间隔短，误差小，有很好的实时性；

所以更新速度较快，且算法相对简单，计算量较小。

但是这种算法也有一定的缺陷，它对周围环境的噪声相对比较敏感，如当运动物体较大且与背景颜色相近时，目标检测中就有可能出现空洞，使数据丢失，无法获取完整的运动目标图像。

3.1相邻两帧差

相邻两帧差检测算法是选取一段很小的时间间隔，一般选△t=ls,在这段时间间隔中取相邻的两帧图像将其进行差分运算得到差分图像，然后再将差分所得的结果进行二值化处理，从而达到检测区域中运动目标的作用。

设选取时间间隔。

到占相邻两时刻的图像帧分别为4（%,y）和3（*,y）,如果在这段时间

目标物体有运动，贝!

I心（x,，）（*-△*,y-Ay）,令：

Nf（x,y）=M（x,y）-f\（x,y）|

（1）

其中，对于运动和静止的部分y）的值是不一样的,静态部分，Ax-A尸0,贝!

|△/■（*,>

）=0；

运动部分，贝!

JbfQx,y）W0,根据值的不同将图像的运动区域截取出来。

用帧间差分法检测目标时，最后所得的图像是3和两个时刻上图像的叠加，如果车辆行驶较快，时间选取不恰当，极易导致最后所得图像是两个分开的物体，而车辆行驶较慢时又会出现检测目标不全面的问题。

为了进一步保证准确度人们又提出了多帧差分法来实现对运动物体的边缘检测。

3.2多帧相差法

多帧相差法⑷是选取一段时间内的连续几帧图像，然后对这些帧图像进行两两二值化差分运算，这样就在很大程度上克服了帧间差分法带来的问题。

这种方法同样是先设定一个二值图像序列{〃},定义图像4为:

Dm（7,y）=IIm（/,7）-imA（/,y）I

（2）

将检测出的结果相减后得到多个二值化图像：

仄，（叫 o,else T为阈值 （3）

4实验结果与分析

本实验在MATLAB⑸环境下，以人代替车辆作为运动目标,通过摄像机拍摄一系列视频序列，运用帧间差分法中的多帧相减法进行实验。

先对视频流进行分割，形成图像序列，再用帧差法将图像中的运动目标检测出来，并在彩色空间下显示出检测到的目标人物。

原始图像经分割后的待检测图像如图1:

（a）场景背景（b）单目标出现（c）双目标出现

（d）多目标出现（e）目标部分被遮挡 （f）目标部分出界

图1待检测图像

运用帧差分法得到检测结果图像，如图2（a）、（下转第120页）

制造、旅客机票、行李包裹追踪。

在军事方面，弹药、枪支、物资、人员、卡车等识别与追踪。

以上都可以通过射频识别进行通信，以获得我们生活中所用到的信息，为人们的生活提供保障和便利。

4结束语

当然，除了以上的网络通信技术之外，还有很多网络通信技术也在现实社会生活中得到了广泛地应用。

比如电力线路上网，网络视频监控系统，航海作战系统等。

电力线路在实际应用中使用方便，它通过电力线作为通信载体，将用户发出的信号经过调制解调，将信号在信道中传输后发送给接收端，接收端经过信号处理后收到有用的信号。

网络视频监控系统是基于TCP/IP协议的系统，其应用领域广泛，从安防到智能家居系统乃至太空探索都应用到了视频监控系统，它以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。

航海作战系统现在也逐渐趋向智能化和信息化，为我国的航海事业做出了巨大的贡献。

鉴于网络通信技术的不断发展和我国不断发展的信息技术，网络通信技术也变得越来越普及和大众化。

随着卫星通信技术的不断完善和新技术的研发，我国需要投入大量的财力、物力来发展我国的网络通信技术,为现代社会提供必要的技术支持和社会新元素。

参考文献

［1］杨建中.网络通信技术在现实中的应用［J］.硅谷，2011,12（17）：

34-36

［2］张杰.网络通信技术在现实中的应用［J］.民营科技，2012,7（5）：

94-96

［3］黎水林.基于安全域的政务外网安全防护体系研究［J］,信息网络安全,2012,（07）：

3-5

［4］黄心砚，易平.DSR协议下数据包攻击及防御机制［J］.信息网络安全,2012,（07）：

35-39.

一帧进行差分处理后的图像，虽然场景没有什么变化，但得到的背景轮廓还是比较清晰的，这是由于光线的变化等环境因素引起的，说明帧间差分法对周围环境的噪声比较敏感；

图1（b）与图2（b）,单一目标刚一出现就将其检测到，说明帧间差分法对单一目标的检测效果非常好；

图1（c）与图2（c）是两个目标同时出现，检测效果也不错；

图1（d）与图2（d）是多运动目标的检测，

其中有两个目标距离较近，但还是很精确地检测到，这也说明帧间差分法在多目标的检测上灵敏度非常高。

图1（e）和图2（e）进行对比可看出，即使图1中左侧的目标被树叶遮挡了一部分,再图2中也能完整地检测出来；

图1（f）中左侧的目标只剩下一部分，从图2（f）中可以看出，也非常精确地检测到这部分目标。

总的来说，帧间差分法不仅能够准确地检测出单个运动目标,并且在多目标检测上也能得到很好地效果，而且对边缘遮挡等不敏感，但是对周围环境噪声相对比较敏感，因此在检测前通常先对图像进行去噪预处理。

5.小结

本文主要研究了基于帧间差分法的运动目标检测算法，并在MATLAB环境下对该算法进行了验证，实验结果充分说明，运动目标不论处于何种背景情形下，该算法检测到的运动目标均比较理想。

［1］艾海舟，乐秀宁.面向视觉实时跟踪的动态背景更新方法［J］.计算机图形学报，2001,9：

104-106

［2］胡汉南.水运交通电视监控图像目标识别技术研究［J］.交通部上海船舶运输科学研究所学报，2004,24（6）：

3-9

⑶莫林，廖鹏，刘勋.一种基于背景减除与三帧差分的运动目标检测算法［J］.微计算机信息，2009,25：

4-3

［4］张广坤，宋进，李培龙等.基于多帧差分与自适应技术的运动目标检测方法研究［J］.机电一体化，2010,7：

27-30

［5］赵红怡，张常年.数字信号处理及其MATLAB实现［M］,北京：

化学工业出版社，2002：

182

作者简介：

刘青芳（1979-）,女，山西省天镇县人，太原工业学院讲师,硕士研究生，研究方向：

信号处理与分析。

（上接第116页）智能、知识密集型服务企业，为有效履行工程的“三控三管一协调”职责打下根基。

3.3企业文化落地难

企业文化不是章程，不是细则，对内是一种向心力，对外是一面旗帜，不仅是一个企业的灵魂，还深深影响着一个企业的竞争力，只有将它渗透到每个员工的血液里才能真正增加企业的凝聚力。

我所在的公司-深圳市都信建设监理有限公司的“上善若水”的乙方文化就是以创新为主体的乙方文化，这一企业文化的核点是要“聚焦客户、因需而变”，在服务过程中充分体现其创新、包容、坚韧、信赖、伙伴的核心价值，然而由于通信监理企业往往项目部相对分散，部门、地域、层级之间存在一定隔阂，难免会造成企业文化落地不彻底、企业文化处于半落地半浮空的状态,导致企业文化没有很好地积累与传承。

监理单位要着实从企业文化存在的问题入手，以问题为导向，以渐进式的系统，解决企业文化建设遇到的困难，将企业文化全面覆盖到领导层、技术层骨干、企业全员；

要用有效、创新的思维、精练的理念体系及运作流程与方法，比如企业可以建设丰富、完善的企业文化交互平台，通过扁平化的深度交互与员工不断地参与，这样不仅可以增强员工归属感、提升工作效率，更可以让企业文化和战略深入到员工心中，有效促进了企业文化的实施与落地，进一步将企业推到持

续健康的发展轨道.晨

4.结束语

通信工程实行监理责任制20余年来的实践证明，通信工程的质量有了稳步提升，施工安全得到有效控制，工程管理逐步趋于规范，监理单位在工程建设中的扮演角色越来越重要，然而，监理单位自身存在的问题也较突出，在今后的发展中监理单位应该正视自身存在的不足并致力采取有效措施、通过有效途径来解决问题，努力将自身打造成一支高素质、责任心强、能够经得起技术革新浪潮的拍打、经得起市场与客户考验的队伍，继续为我国信息化建设贡献力量。

口］中国建设监理协会.建设工程监理概论.北京：

中国建筑工业出版社,

2013.12

⑵全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会.建设工程项目管理.北京：

中国建筑工业出版社，2011.4

［3］黄坚等.通信工程建设监理.北京邮电大学出版社，2013.1

谢海团（1986—）,男，河南省辉县市（籍贯），深圳市都信建设监理有限公司（单位）通信监理工程师（职称），大学本科（学历）。

主要从事通信工程监理工作（研究方向）。