多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展給人們的生活帶來了很多的便利,，在很多工程應(yīng)用設(shè)計中,，會涉及到大量的圖像捕捉與圖像處理的問題，如防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計,、交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計等,，這些系統(tǒng)在某些程度上代替了人的重復(fù)勞動，在實(shí)際工作中都有十分重要的實(shí)用價值[1-4],。筆者對計算機(jī)視覺技術(shù)及算法進(jìn)行了深入研究,，并開發(fā)了一種新型的移動物體檢測及背景更新系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)裝置
    系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的創(chuàng)新性,，適合于室內(nèi)及室外光線變化率不強(qiáng)烈的環(huán)境,。硬件裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單,、易于安裝等特點(diǎn),，使用靈敏度高、抗強(qiáng)光,、體積小的CCD攝像頭,，CPU為Intel Pentium 4, 內(nèi)存1 GB，硬盤80 GB的計算機(jī)(或筆記本電腦),。CCD攝像頭與計算機(jī)相連,固定在觀察者位置即可,。系統(tǒng)裝置圖如圖1所示。

2 算法
2.1 幀差法與背景更新相結(jié)合算法分析
    幀差法是一種在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常使用的運(yùn)動目標(biāo)檢測方法,。該方法算法簡單,，運(yùn)算速度快，非常適合實(shí)時性檢測要求較高的場合,。但幀差法對于圖像的噪聲(電子噪聲,、顆粒噪聲等)及攝像機(jī)的抖動比較敏感，個別像素可能因此而劇烈變化從而造成誤判的發(fā)生,。另外,，如果移動物體移動速度過慢，有可能檢測不到移動物體,。
    背景減除法的關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確地提取出背景,，并且當(dāng)背景發(fā)生改變時,，能及時地更新背景,，其優(yōu)勢在于對移動目標(biāo)的準(zhǔn)確判斷,。但是背景更新是一個學(xué)習(xí)的過程，有時間延遲,，另外,，由于學(xué)習(xí)過程中包含移動物體信息，經(jīng)常有“拖尾”現(xiàn)象發(fā)生,，影響結(jié)果的精度,。如何去除“拖尾”現(xiàn)象，李宏研[5]等提出一種相關(guān)矩陣判別法,，但是運(yùn)算較復(fù)雜,；陳利平[6]等提出多幀加權(quán)的方法，運(yùn)算也較復(fù)雜,，結(jié)果對環(huán)境的依賴較大,。本文提出一種幀差法與反饋背景更新結(jié)合算法,試圖緩解“拖尾”現(xiàn)象。


    TH1的值一般為20~30之間,。TH2的值與TH1相同,。由于p1的作用是判定學(xué)習(xí)回歸，所以TH3的值不宜過大,，一般在0.01~0.05之間,。TH4的作用是抑制圖像強(qiáng)烈變化時的無用更新，一般在0.5~0.7之間,。TH5的作用是判定移動物體響應(yīng)程度,一般在0.05~0.1之間,。
2.2 程序可擴(kuò)展性算法分析
    對于不同的移動物體檢測算法，其對系統(tǒng)提供的時序幀要求也不同,，比如上文提到的幀差法,，有二幀差法、三幀差法,、四幀差法,；對于背景建模算法，迭代法只要求當(dāng)前幀,，反饋背景更新算法則要求有當(dāng)前幀和前一幀圖像,，參考文獻(xiàn)[6]中提到的多幀加權(quán)算法要求至少有包括當(dāng)前幀在內(nèi)的之前5幀圖像，這就需要系統(tǒng)提供足夠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),。而對于實(shí)時系統(tǒng)而言,，為了保證系統(tǒng)的可持續(xù)性和實(shí)時性，通常只將當(dāng)前幀保存在內(nèi)存中,，這就限制了其他算法在該系統(tǒng)上的應(yīng)用,。為了保持系統(tǒng)的可持續(xù)性并保證多種算法可以在一個系統(tǒng)中運(yùn)行，本系統(tǒng)采用了時序調(diào)用的方法,，將當(dāng)前幀以及之前一段時間內(nèi)的所有時序幀可控地保存在硬盤上,，以備其他算法調(diào)用,，并始終維持這一狀態(tài)，以保持系統(tǒng)的可持續(xù)性,。
    本系統(tǒng)中采用Ontimer()方法實(shí)時采集視頻幀,，并在采集當(dāng)前幀后把它保存到硬盤上，通過累加計數(shù)的方式控制保存幀的個數(shù),。當(dāng)保存幀數(shù)超過某個控制值時,，從之前的第一幀開始依時間順序刪除前面的幀，并持續(xù)下去,，這樣在系統(tǒng)運(yùn)行的整個過程中始終有一定數(shù)量的幀可供調(diào)用,。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行時，用OnCancel()方法將這些中間變量刪除,。對于用戶而言,，保存幀后刪除幀的動作是不可見的，但用戶在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可以調(diào)用控制值以內(nèi)的任意幀,。
    (1)判斷保存路徑是否存在,，如果存在則保存幀，否則創(chuàng)建保存路徑,；
    (2)用capFileSaveDIB（）方法保存幀并計數(shù),；
    (3)判斷幀的數(shù)量，如果大于10（可根據(jù)需要改變）,，則刪除第一幀,；
    (4)判斷終止條件是否滿足，滿足則刪除所有幀,，刪除當(dāng)前目錄,，否則返回第(2)步。
2.3 算法流程
    本文算法流程圖如圖2和圖3所示,。

3 程序測試及結(jié)果分析
3.1 幀差法與背景更新相結(jié)合算法的具體實(shí)現(xiàn)和效果
    在系統(tǒng)測試過程中,，設(shè)置4個窗口，分別為左上原始視頻,，右上背景減除法,，左下迭代法背景更新算法，右下本文提出算法的運(yùn)行效果,，可以看出,，新背景更新算法抑制了“拖尾”現(xiàn)象。演示效果如圖4所示,。

3.2 擴(kuò)展幀保存算法的測試
    本算法主要實(shí)現(xiàn)保存實(shí)時幀到硬盤上,，并保持一定的數(shù)量持續(xù)更新實(shí)時幀，當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行后，刪除這些實(shí)時幀,，并刪除保存位置的文件夾,。
    當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，在D盤位置會新建一個名為pic的文件夾,，實(shí)時幀就保存在這個文件夾里。系統(tǒng)結(jié)束后,，幀和目錄同時被刪除,。
    本文介紹了一種新型的移動物體檢測及背景更新系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一種新型幀差法和反饋背景更新相結(jié)合的算法作為背景更新算法,，并在系統(tǒng)中對時序幀的生成和調(diào)用方法進(jìn)行了改進(jìn),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠有效去除“拖尾”效應(yīng),，并且該系統(tǒng)的實(shí)時幀保存算法能夠有效地適應(yīng)大多數(shù)算法在該系統(tǒng)上的應(yīng)用,。該系統(tǒng)沒
有對視頻進(jìn)行前期處理，下一步將主要研究視頻的前期處理工作,，以達(dá)到提高精度的目的,。
參考文獻(xiàn)
[1] COLLINS R T, LIPTON A J. A system for video survei llance and monitoring:VSAM find report[R].Carnegie Mellon University: Technical Report, 2000.
[2] HARITAOGLU  I, HARWOOD D, DAVIS L. W4:real-time surveillance of people and their activities [J]. IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence,2000,22(8):809-830.
[3] 項(xiàng)昀. 基于移動檢測的運(yùn)動物體識別技術(shù)的研究[D].北京：北京交通大學(xué),2007.
[4] 于立男. 基于ARM平臺的單攝像頭運(yùn)動目標(biāo)檢測與跟蹤系統(tǒng)[D]. 大連：大連理工大學(xué),2010.
[5] 李宏研.改進(jìn)的移動目標(biāo)檢測算法及其實(shí)現(xiàn)[J]. 計算機(jī)工程,2011,37(4):195-197.
[6] 陳利平. 基于下采樣和幀差的運(yùn)動目標(biāo)檢測方法[J].通信與信息處理,2010,29(12):46-48.