Исследование методов и алгоритмов обнаружения движущихся объектов на видеоданных
ВВЕДЕНИЕ
В современной жизни информация играет очень важную роль. Научно- технический прогресс в областях, связанных с передачей и обработкой информации, открывает новые горизонты. Вслед за этим быстро развивается
информатика. С подъемом производительности персональных компьютеров, ёмкости носителей принципиальным направлением развития информационных технологий стали средства мультимедиа. Поначалу они работали в основном для декорации компьютерных игр, хотя с течением времени отыскали большое количество иных применений своей силе и возрастающим способностям. Кроме игр появлялись поначалу короткие видеоклипы, аудиофайлы, потом
полнометражные киноленты в цифровых форматах.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………..…………………………..4
1 ОБРАБОТКА ВИДЕО-ДАННЫХ……………………………….…….6
1.1 Общие сведения…………………………………………………..…….6
1.2 Предобработка и постобработка изображений при обнаружении подвижных объектов ……………………………………………………….……….7
1.2.1 Предобработка………………………………………….………………8
1.2.2 Постобработка…………………………………………………...…......9
1.3 Математическая морфология ……………………………..................10
2 МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ
ОБЪЕКТОВ В ПОТОКЕ ВИДЕО-ДАННЫХ.…………………............................12
2.1 Обзор методов обнаружения движущегося объекта…………...…...12
2.2 Метод вычитания фона …………………..…………….………….....16
2.3 Метод оптического потока …………………………………...……...25
2.3.1 Оценка оптического потока……………………………………....….26
2.3.2 Методы определения оптического потока …………………….........28
3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ………………………………..35
3.1 Разработка алгоритмов обнаружения движущихся объектов.……..36
3.1.1 Разработка алгоритма вычитания фона……………………………...36
3.1.2 Разработка алгоритма вычитания фона с использованием смеси Гауссовых распределений (GMM)………………………………………………...37
3.1.3 Разработка алгоритма Лукаса-Канаде для вычисления оптического потока………………………………………………………………………………..40
3.2 Исследование алгоритмов обнаружения движущихся объектов......41
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………………………………53
4.1 Планирование работ по исследованию ……………………………..53
4.2 Расчет расходов на оплату труда на исследование ……….………..55
4.3 Расчет продолжительности исследования ……………………….....56
4.4 Расчет стоимости расходных материалов ………………………......56
4.5 Расчет сметы расходов на исследование ……………………….......57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………..63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Fisher R. CVOnline: Motion and time sequence analysis related concepts [Электронный ресурс]/ www.ed.ac.uk – официальный сайт Эдинбургского университета/ URL: http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/CVonline/ (дата обращения 28.04.2016)
2. Сюй Лэй Исследование методов и алгоритмов обнаружения движущихся объектов в видеопотоке [Электронный ресурс]/ www.sntbul.bmstu.ru – официальный сайт Молодежного научно-технического вестника. Издатель ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Н.Э.Баумана»/ URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/568760.html (дата обращения 02.05.2016)
3. Radke, R.J. Image Change Detection Algorithms: A systematic survey /R.J. Radke, S. Andra, O. Al-Kofahi, B. Roysam // IEEE Transactions on ImageProcessing. – 2005. – V. 14(3). – P. 294-307.
4. Dai, X. The effects of image misregistration on the accuracy of remotely sensed change detection / X. Dai, S. Khorram // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. – 1998. – V. 36(5). – P. 1566-1577.
5. Lillestrand, R. Techniques for change detection // IEEE Trans. On Computers. – 1972. – V. 21(7). – P. 654-659.
6. Li, J. A Video-based Algorithm for Moving Objects Detection at Signalized Intersection / J. Li, C. Shao, C. Dong, D. Zhao, Y. Liu // World Academy of Science, Engineering and Technology. International Journal of Computer, Electrical, Automation, Control and Information Engineering. – 2010. – V. 4(6). – P. 1081-1086.
Целью методов обнаружения движущихся объектов на видео-данных является обнаружение значимых изменений, которые появляются в видеопоследовательности, при игнорировании малозначительных. Действия по предобработке изображений включают геометрические и яркостные корректировки [3]. Также может применяться информация о расстоянии до объекта (глубине). Существует несколько методов компенсации изменения освещенностимежду кадрами, которые возникают из-за изменений яркости либо позиции источника света сцены. Один из таких методов: нормализация значений яркости пикселей изображения. Он применяется для получения конкретного значения математического ожидания и дисперсии [4, 5]. По данному методу могут быть нормализованы как текущий кадр, так и фоновое изображение (получение нулевого математического ожидания с единичной дисперсией) [3]. Однако такой подход позволяет получить лучшие результаты для локальных изменений освещенности в кадре ценою появлениядополнительных артефактов [3].