Codebook 背景建模

codebook采用量化技术从时间序列中获得背景模型,能够检测像素剧烈变化、或者有移动物体或者更为复杂的背景模型。codebook为每个像素建立一个codebook,每个codebook含有一个或者多个codeword,codeword 记录背景学习的阈值、对应像素的更新时间以及访问频率等,通过这些信息,可以得知每个像素的变化情况,从而获得视频中的背景模型。

1.opencv实现简单Codebook

CodeBook算法为当前图像的每一个像素建立一个CodeBook(CB)结构,每个CodeBook结构又由多个CodeWord(CW)组成。CB和CW的形式如下:

CB={CW1,CW2,…CWn,t}

CW={lHigh,lLow,max,min,t_last,stale}

其中n为一个CB中所包含的CW的数目,当n太小时,退化为简单背景,当n较大时可以对复杂背景进行建模;t为CB更新的次数。CW是一个6元组,其中IHigh和ILow作为更新时的学习上下界,max和min记录当前像素的最大值和最小值。上次更新的时间t_last和陈旧时间stale(记录该CW多久未被访问)用来删除很少使用的CodeWord。

假设当前训练图像I中某一像素为I(x,y),该像素的CB的更新算法如下,另外记背景阈值的增长判定阈值为Bounds:

(1) CB的访问次数加1;

(2) 遍历CB中的每个CW,如果存在一个CW中的IHigh,ILow满足ILow≤I(x,y)≤IHigh,则转(4);

(3) 创建一个新的码字CWnew加入到CB中, CWnew的max与min都赋值为I(x,y),IHigh <- I(x,y) + Bounds,ILow <- I(x,y) – Bounds,并且转(6);

(4) 更新该码字的t_last,若当前像素值I(x,y)大于该码字的max,则max <- I(x,y),若I(x,y)小于该码字的min,则min <- I(x,y);

(5) 更新该码字的学习上下界,以增加背景模型对于复杂背景的适应能力,具体做法是:若IHigh < I(x,y) + Bounds,则IHigh 增长1,若ILow > I(x,y) – Bounds,则ILow减少1;

(6) 更新CB中每个CW的stale。

使用已建立好的CB进行运动目标检测的方法很简单,记判断前景的范围上下界为minMod和maxMod,对于当前待检测图像上的某一像素 I(x,y),遍历它对应像素背景模型CB中的每一个码字CW,若存在一个CW,使得I(x,y) < max + maxMod并且I(x,y) > min – minMod,则I(x,y)被判断为背景,否则被判断为前景。

在实际使用CodeBook进行运动检测时,除了要隔一定的时间对CB进行更新的同时,需要对CB进行一个时间滤波,目的是去除很少被访问到的CW,其方法是访问每个CW的stale,若stale大于一个阈值(通常设置为总更新次数的一半),移除该CW。

利用opencv实现:代码

codebook实现例子


该算法测试的时候,对背景的变换有一定的适应性,但是获取的前景目标空洞比较多,需要后面的区域处理上做一些功夫。opencv上面的例子,只是使用图像的亮度作为参数来更新背景模型,对阴影、环境光线的变化等等 处理的并不好。

3 车进如车库

4 进入车库后,被更新为背景

5 又有新的车进来可以看到 前景很多空隙

如果对codebook的参数做一些调整效果会更好,可以参考论文:

http://115.com/file/anpwtz5l#Real-time foreground-background segmentation using a modified codebook model.pdf

http://115.com/file/anpwtz5l#Real-time foreground-background segmentation using a modified codebook model.pdf

posted @ 2012-07-04 10:56  RubbyZhang  阅读(2581)  评论(0编辑  收藏  举报