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1、第30卷第3期华北水利水电学院学报Vol130No132009年6月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerJun.2009文章编号:1002-5634(2009)03-0045-02帧差法在运动目标实时跟踪中的应用邱道尹,张文静,顾波,刘新宇(华北水利水电学院,河南郑州450011)摘要:介绍了一种运动目标实时跟踪方法,主要利用改进的帧插法检测目标,并根据目标运动方向来控制摄像机移动.经实际应用证明,该方
2、法满足了运动目标跟踪的实时性要求,符合工程实际的需要.关键词:运动目标检测;帧差法;目标检测中图分类号:TP391.41文献标识码:A运动目标自动跟踪是指对目标进行连续的检测物是静止的;如果图像区域某处的灰度变化很大,可[1]并确定其运动轨迹.在视频监控领域中,目标智以认为这是由于图像中运动物体引起的,将这些区能识别与自动跟踪系统是近几年来的研究重点.在域标记下来,利用这些标记的像素区域,就可以求出军事、国防和工业等领域有着广泛的应用前景.运动目标在图像中的位置.一般采用的帧差法是在[8]当前运动目
3、标的检测方法主要有3类:光流连续的图像序列中2个或3个相邻帧间采用基于[2][3][4]法、帧间差分法和背景差分法.背景差分法像素的时间差分并且阈值化来提取图像的运动区具有简单、运算速度快等诸多优点,使得该法作为运域.该运动目标实时跟踪系统是采用三帧差分来进动目标检测的基本方法被普遍采用.但该法暴露出行运动目标检测,这种方法不仅能提高运动目标检[9]若干问题:一种是因外部条件引起的,如对光线的变测的速度,而且提高了所检测运动目标图像的完化、噪声等造成差分图像检测精度不高,甚至失效;整性.另一种是由差
4、分图像法本身内在局限引起的,主要1.2运动目标实时跟踪系统的原理与流程[5]有空洞、拖影,以及运动目标被拉长等现象.光流首先收集某一时间段里的视频序列图像f1,f2,[6]法虽然能够适用于静态背景和动态背景两种环⋯,ft用于背景的提取.设fk(x,y),fk+1(x,y)和境,有较好的适应性,但是其计算复杂度高,运算时fk+2(x,y)为视频序列中间隔的3帧图像(1≤k+2[7]间开销很大,不能满足实时性的要求.帧差法比≤t),(x,y)为对应帧的坐标,如图1所示.把第1帧较简单,实时性高,它主要包
5、括减背景方法和相邻帧作为背景帧,用第k+1帧减第k帧获得第k帧与第相减法,即三帧差分法.减背景方法存在背景获取困k+1帧的差分图像,M1为所获差分图像的质心,如难、受光照影响严重且更新困难等问题.三帧差分法图2(a)所示.用第k+2帧减去第k帧获得第k帧与受光照和阴影影响较小.笔者对三帧差分法进行改第k+2帧的差分图像,M2为所获差分图像的质心,进,提出了一种简单有效的运动目标检测方法.如图2(b)所示.质心点M1,M2坐标(X,Y)的计算1运动目标实时跟踪系统方法为-1X=∑x∑yXf(x,y)[
6、∑x∑yf(x,y)]1.1帧差法的基本原理-1帧间差分法的基本原理就是将前后两帧图像对Y=∑x∑yYf(x,y)[∑x∑yf(x,y)]应像素点的灰度值相减,在环境亮度变化不大的情将质心M1和M2比较后,确定云台及摄像头的况下,如果对应像素灰度相差很小,可以认为此处景转动方向,依此来移动云台及摄像头,继续跟踪运动收稿日期:2009-01-14作者简介:邱道尹(1961—),男,江苏丹阳人,教授,在读博士研究生,主要从事智能化信息系统方面的研究.46华北水利水电学院学报2009年6月目标.整个系统流
7、程图如图3所示.的监测范围内.此方法适合于运动快且形变较大的运动目标.参考文献[1]徐剑.目标跟踪系统的设计与研究[D].陕西:西北工业大学,2005:1-4.[2]BarronJ,FleetD,Beachemin.Performanceofopticalflowtechniques[J].InternationalJournalofComputerVision,1994,12(1):42-47.[3]MeierT,NgunKN.Videosegmentationforcontent2basedco
8、ding[J].IEEETransonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,1999,9(8):1190-1203.2实际应用[4]GuptS,MasoundO,MartinRFK,etal.Detectionand图4是运动目标跟踪系统在实际使用中采集的classificationforvehicles[J].IEEETransactionsonIntel2ligentTransportationSystems,2002,3(1)
