基于单目视觉运动背景下的动目标检测有关问题的研究

基于单目视觉运动背景下的动目标检测有关问题的研究

论文摘要

基于图像序列的运动目标检测是计算机视觉领域的一个重要研究课题,将运动目标从实时变化的背景中快速地、准确地分离出来是对图像序列进一步分析处理的关键。其中固定摄像机下图像序列的运动目标检测已在现代社会中的军用和民用领域内得到广泛的应用。目前,运动背景下的运动目标检测已成为新的研究热点。本文对运动背景下基于单目视觉的背景运动补偿技术及运动目标检测技术做了深入研究。针对摄像机运动引起的运动背景问题,提出了一种基于特征块的改进RANSAC&LS算法,利用鲁棒统计的方法进行全局运动估计实现背景运动补偿。首先结合图像处理基本理论及运动背景的特定环境设计圆形匹配模板提高块匹配的准确性,并采用预检测方法精选特征块,缩短匹配时间;然后运用鲁棒统计算法——随机抽样一致性(RANSAC)剔除运动目标区域内的特征块以及误匹配的特征块,利用最大类间方差阈值确定参与最终模型参数估计的特征块对;最后使用最小二乘法(LS)得到全局运动估计参数实现背景的运动补偿。实验表明该算法对于发生平移、旋转变化的场景,能达到较好的背景运动补偿效果。在目标检测过程中,分别利用单目视觉下基于灰度的连续帧间差分法和对称差分法实现了目标检测。仿真实验的结果验证了运动背景补偿算法的有效性,以及运动背景下基于运动补偿的目标检测的可行性。在运动目标区域较大或目标区域灰度分布较均匀的情况下,针对连续帧间差分会出现不连通的目标区域以及目标内部会出现较大孔洞的问题,提出了运动背景下的一种新的运动目标检测算法。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究的背景及意义
  • 1.2 研究现状
  • 1.3 论文内容及结构安排
  • 1.3.1 本课题的主要内容
  • 1.3.2 论文结构
  • 第二章 视频图像处理与分析
  • 2.1 视频图像去噪
  • 2.2 二值化图像
  • 2.3 形态学图像处理
  • 2.4 连通性分析
  • 第三章 运动目标检测
  • 3.1 运动目标检测概述
  • 3.2 运动目标检测的一般过程
  • 3.3 静态背景下的运动目标检测
  • 3.3.1 连续帧间差分法及改进算法
  • 3.3.2 背景相减法
  • 3.3.3 光流法
  • 3.4 运动背景下的运动目标检测
  • 第四章 基于鲁棒统计的背景运动补偿技术
  • 4.1 二维运动估计参数模型
  • 4.2 基于块匹配算法的运动估计
  • 4.2.1 块匹配算法的原理
  • 4.2.2 匹配模板的设定
  • 4.2.3 特征块的选取
  • 4.2.4 特征块的匹配准则
  • 4.2.5 经典块匹配运动估计搜索策略
  • 4.3 全局运动参数的鲁棒估计算法
  • 4.3.1 M估计
  • 4.3.2 最小平方中值
  • 4.3.3 随机抽样一致性
  • 4.4 基于改进RANSAC&LS算法的全局运动估计
  • 4.4.1 全局运动估计模型
  • 4.4.2 基于RANSAC改进算法的全局运动估计
  • 4.4.3 实验结果分析
  • 第五章 单目视觉运动背景下的动目标检测
  • 5.1 运动背景下的目标检测流程
  • 5.2 运动补偿的对称帧间差分
  • 5.3 实验结果分析
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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