基于mpeg-4的运动目标检测跟踪的dsp实现

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1、万方数据基于MPEG一4的运动目标检测跟踪的DSP实现李岩，孙光民，吴强，于慧(北京工业大学电子工程系，北京100022)摘要：提出一种基于MPEG一4的运动目标检测跟踪的方法，通过对MPEG一4鳊码中的运动矢量进行阈值分割、形态滤波等，实现运动物体的检测，并在ADSP-BF533上进行实现，给出实验结果。关键词：视频监控运动检测ADSP—BF533MPEG一41研究现状目前国内数字化视频监控系统发展迅速，嵌人式系统更是由于其成本低、稳定性高、可维护性强等优势而成为新的发展方向。就压缩技术来看，主要采用MJPEG、MPEG一1和MP

2、EG一4，其中MPEG一4在压缩方法上远远优于其他2种，在录像存储容量、清晰度、帧率可调及网络传输上都有大幅度的提高，因此已成为目前发展的热点。运动目标的检测和跟踪是视频监控中的重要技术，现在的运动目标检测和跟踪技术包括帧差法、光流法、统计学方法和贝叶斯分割法等，在视频监控中主要应用的是帧差法。这些方法都是基于象素进行处理的，而且脱离了．压缩技术，运算量和复杂度都比较大，不适台嵌入式视频监控系统。本文提出一种基于MPEG一4编解码系统的运动目标检测的方法，并在ADI公司的ADSP—BF533上进行实现，测试结果验证了算法的正确性和可

3、行性。由于MPEG一4将对象按运动、形状、纹理三类信息进行编码，运动信息编码主要是通过运动估计和补偿来完成。其中运动估计就是在参考画面上搜寻最相似的方块，并确定二块相对位置的变化，即确定运动矢量MV的过程。而运动目标的检测就是要将运动的物体与背景进行区分。所以可以充分利用二者的联系，将MPEG一4编码中运动估计所得到的运动矢量信息作为检测依据的基本信息，这样无须再增加额外的运算和存储就能获取整帧图像的所有运动信息。本文提出的检测运动物体的方法就是在编码端，对提取的运动信息进行分析，滤除噪声区域，以准确分割运动物体，将目标块聚类在最小

4、的外接矩形框内。并且将此时划分出来的运动目标块进行标记，随编码流输出。在解码端，从码流中读取相应运动块标志信息，判断边缘块，在解码图像上叠加边框后输出显示。对运动物体的跟踪则主要通过将每帧识别出的运动图像质心相连来实现，所以跟踪相对比《微型机与应用}2005年第12期较容易，重点还是单帧的运动目标检测。2运动目标检测与跟踪2．1编码端实现运动目标分割编码部分主要是检测分割出运动物体，并对物体包含的所有运动块进行标记，随码流输出。为便于监测观看，检测出的运动物体要聚类成矩形。编码端实现框图如图1所示。MPEG一4的运动信息编码有多种算

5、法，本文采用的运动估计算法是块匹配方法，既可以基于宏块(16十16)，也可以基于块(8}8)。匹配准则用的是绝对误差和(SAD)准则。在寻找最佳匹配点的搜索算法中则采用先整象素再半象素的搜索。整象素用的是菱形而半象素用的则是方形。运动估计后输出的运动矢量以宏块和块为单元。由于宏块的运动矢量已体现了各块运动的大致信息，所以运动物体检测算法提取的运动矢量以宏块为基本单元。运动检测就是通过对提取的运动矢量所形成的二维图进行分割。运动物体分割框图如图2所示。i取运动信息mv8l运动物体分割J匡动物体框成矩形0标

6、己运动块J丑标志信息到码流图

7、l编码端实现框图l重型叁量三堡里ll降维叵噩囱l阈值分割崮J形态滤波．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I!．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一确定的运动物体二值圉图2运动物体分割框图由于运动矢量包括x和Y二个分量，为便于后面分析处理，先通过下式对其进行降维：啦，y)=lMV；I+IMV，l(1J式(1)中，，(z，y)是一维运动信息变量，其中Ⅳ和Y分别代表宏块位置的水平和垂直坐标，村P；和MV，是该位置运动矢量的2分量。然后将，缸，y)进行阚值分割得二值函数一57—万方数据B(z，y)，即：帅，=峨安淼

8、譬㈦式(2)中．Thresh为分割的阈值。阚值分割可以大致确定运动区域。由于太微小的变化多半是噪声，所以忽略不计。其中阊值的选取可根据需要按监控对象来定：对于剧烈运动的可选取范围大些，如监视人员的出人，这样可使最后框定的物体更精确；反之，对于细微运动的则选取小阈值，以免漏报。通过阈值分割得到的二值图只是标识了运动的大致区域，要想准确地确定运动物体，还需从二方面进行滤波处理。(1)对于本不属于运动物体但被标识为运动块的区域进行处理．即除噪。这里的噪声主要是指由于物体运动而带来的阴影和周边光线的变化。噪声的连通区域一般很小或为孤立宏块。

9、(2)对属于运动物体但未进行标识的块进行处理，即填补。这里所要填补的是由于该宏块运动前后的属性相差不大经过阈值分割后错判而造成的。这种情况一般表现为运动区域中的空洞或区域边缘凹槽。这二部分的处理采用形态滤波，其实现框图如图3所示。形态