基于伪球算子边缘模型的猪前景帧检测.pdf

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1、第28卷2012年第12期6月农业工程学报Transacti伽softIleChineseS0cietyofA鲥culturalEngineering、，01．28No．12Jun．2012189基于伪球算子边缘模型的猪前景帧检测朱伟兴1，纪(1．江苏大学电气信息工程学院，镇江212013：滨1，一，秦锋22．安徽工业大学计算机学院。马鞍山243032)摘要：针对固定区域监控非刚体前景目标的活动，提出一种基于边缘像素模型的、低计算代价的前景帧检测法。根据帧序列中前景帧的边缘像素稳定性远远小于背景像素的特性．首先采用伪球边缘检测算子提取每帧的帧边缘：接着根据帧序列滑动窗口帧

2、数和背景边缘像素判定闽值，提取非背景边缘图像：然后根据边缘像素点数量阈值，消除噪声边缘；最后根据序列帧噪声边缘判断闽值，判断当前帧是否为前景帧。在具有相当平滑性的条件下，伪球算f的边缘定位误差小于册月”y算子。猪舍区域检测猪只日标的试验表明，采用小到原图像像素总数的3％的边缘像素点，可以有效地适应背景光线变化及前景运动缓慢或短暂滞留等情况，为后继的猪只运动分析刨造有利条件。关键词：图像处理，机器视觉，监控，动物，前景帧检测，边缘模型，伪球边缘检测算子doi：10．396叫．issn．1002—6819．2012．12．031中图分类号：TP391．41；TP277文献标志

3、码：A文章编号：l0026819(2012)一12一018906朱伟兴，纪滨，秦锋．基于伪球算子边缘模型的猪前景帧检测[J]．农业工程学报，2012。28(T2)：189—194．zhuweixin昌JiBin，QinFeng．Detectionoff研e卵und—fhmeofpigusiIlgedgemodelb鹊edonpseudosphere—operator【J]．mnsactionsoftheChineseSocietyofA鲥cuItIIralEngin∞山g(T啪sactio璐oftheCsAE)，2012，28(12)：189一194．(inChilles

4、ew淌EngIishabs仃act)O引言为提高生猪产业的现代化水平，生产备环节自动化建设是必然的趋势。朱伟兴等【】l认为在猪舍的排泄区等固定区域，病猪每日出现频次呈有别于健康猪的规律性，并依此提出了一种机器视觉检测的方法。其中，前景帧检测是关键技术之一，本文关注的是当前帧足否为前景帧的判断技术，该问题在安防监控领域有着广泛的应用口驯。目前广泛使用的是计算代价较小的帧差法和背景法件51。帧差法对噪声比较敏感，不易检测同定区域缓慢移动或者暂时静I}：的前景目标；而背景法对噪声适应性较强，但受光照变化影响大，前景目标检测不易控制。因此，为解决这些问题，近年来基于轮廓邻域信息的

5、算法如小波变换[6J、主动轮廓模型【№】、水平集【9-10】等，用于前景检测结果较好，但通常用到比较复杂的理论，计算复杂度高，难以满足实时性要求。为了适应背景光线和目标运动速度的变化，但又不需要背景更新，胡芝兰⋯】提出了一种步骤较少的、基于背景边缘模型的前景帧检测方法，经过分析，我们认为依据前景边缘的稳定性远小于背景边缘，可以实现前景帧的判断。实践中该方法存在着帧内边缘提取精确度不易保证，以及相关参数不易选择的问题。传统的边缘提取法主要针对具体的图像进行，方法有形态学fl引、边界跟踪法【13]等，由于使用上的局限性，目前主要采用边缘收稿H期：201】．06．17修订日期：

6、2012．05一15基金项目：国家自然科学基金(31172243)：教育部博士点基金(20103227110007)；江苏高校优势学科建设上程资助项目(苏政办发(201l】6号作者简介；朱伟兴(1957一)，男。江苏苏州人。教授，博士生导师。研究方向：农业信息科学及机器视觉。江苏镇江市江苏大学电气信息工程学院．2120J3。EmIl：zwxbc5橱126．c伽检测算子进行边缘检测，文献【111中边缘柃测箅子选择的是C锄w算子，参数采用经验估计法。大多数隋况下，为了减小噪音的影响，一般在利用差分模板对数字图像进行边缘增强之前，首先采用高斯滤波对其进行滤波(平滑)，因此，C切

7、删算子具有最好的性能Il4l，但是，滤波在平滑图像的同时也使图像损失了部分边缘信息，因而影响了边缘的定位精度。为改善C锄w算子高、低闽值设定凼难，周志宇cl≈等利用信息熵来自适应确定，但增加了计算复杂度，并且依然不能解决边缘平滑与精确定位的矛盾，相对于高斯滤波器，王志衡【16】已经验汪伪球滤波器在保持平滑性的条件下能够获得更高的边缘定位精度。因此，为了克服胡芝兰方法中的困难，本文选择伪球边缘检测算子提取帧边缘图像，并给出相关参数计算及建模方法，增强了用于前景帧判断的边缘模型方法可靠性，为进一步前景目标行为分析提供便利。1材料与