一种基于帧差和vibe算法的前景检测方法

李洪杰　程欣宇　任海林

传统的帧差算法容易受到噪声影响，而且还会出现“双影”及空洞现象，本文对帧差算法进行改进，将改进后的算法和vibe算法进行融合，使融合后的算法相较于vibe算法对噪声和复杂背景有更好的效果，快速的消除“ghost”现象，同时对阴影也有一定的抑制效果。

【关键词】运动检测 帧差 vibe

1 引言

视频中运动目标检测技术是智能交通、人机交互等领域的关键。现在主要的前景检测技术有帧差法、背景减法、光流法等。帧差法首先利用图像序列中前后两帧做差值，然后对差值图像进行阈值化，从而得到前景图像。帧差算法简单、速度快，但它无法适应复杂背景，检测出来的前景会出现“双影”现象，对于缓慢移动的物体会出现空洞。vibe算法是背景减法的一种，算法比较简单，速度较快，具有一定的鲁棒性。但vibe算法会出现孔洞现象，部分扰动背景和噪声会被检测成前景。本文针对帧差算法缺陷进行改进，将改进后帧差算法融入vibe算法中，使它对噪声和扰动背景具有一定的适应性，快速的消除“ghost”现象，同时使其对抑制阴影也有一定效果。

则最终的改进算法可以迅速的消除“ghost”现象。通常情况下，阴影相对于背景图像具有一定的透明度，反映到图像上阴影较于真正移动前景它的灰度值更接近背景，即前后两帧图像的差值，阴影部分要小于真正的移动物体，适当的调整阈值T和Δ，就会使改进后的算法对阴影具有一定的抑制效果。由于改进后的帧差算法对于扰动背景和噪声已具有较好的效果，相与后的图像则同样具有较好效果。

6 前景图像处理

针对vibe算法具有孔洞的问题，本文采用图像处理的相关方法，查找二值图像的内部轮廓，然后填充。本文的改进算法在抑制噪声方面已经具有较好的效果了，本部分仍旧可以加入形态学腐蚀和膨胀处理，以期获得更好的处理效果。

7 实验效果对比分析

序列为vibe算法的处理结果，65帧可以看到部分背景区域误检测为前景，即出现“ghost”现象，71帧“ghost”现象慢慢消失，到101帧时误检测的前景基本融入背景中。图2中图像序列为本文改进算法的处理结果，可以看到第10帧时，“ghost”区域几乎消失，到12帧时“ghost”现象完全消失，由此可见本文的算法对“ghost”现象具有更好的处理效果。

8 结束语

本文通过参考邻域像素对帧差算法进行改进，使它能够抑制大量噪声和适应一定的扰动背景，同时利用vibe算法的结果对帧差产生的空洞进行填充，最后将改进后的帧差算法和vibe算法进行融合。实验表明融合后改进算法相较于vibe算法对噪声有更强的适应性，对阴影也有一定的抑制效果，对“ghost”现象具有更好处理效果。阈值的选取对于帧差算法的效果具有很大影响，现在有固定阈值、otsu阈值分割等方法，实际的效果取决于应用场景，可以在这方面做更进一步的研究。

参考文献

[1]Barnich OVan Droogenbroeck M.ViBe： A universal background subtraction algorithm for video sequences.IEEE Trans.on Image Processing，2011， 20（6）：1709-1724.

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[4]薛丽霞，罗艳丽.基于帧间差分的自适应运动目标检测方法[J].计算机应用研究，2011（04）.

作者单位

贵州大学计算机学院 贵州省贵阳市 550025endprint