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背景建模算法研究

作　者: 田楠
导　师: 屈志毅
学　校: 兰州大学
专　业: 计算机应用
关键词: 背景建模混合高斯分布编码本置信度背景估计图像修补 SIFT 仿射变换变视角视频
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 230次
引　用: 2次
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内容摘要

背景建模作为视频分析过程中的一个重要环节和多种应用的前提,是一个颇具研究意义的课题。根据拍摄过程中摄像机是否发生运动,视频可以被划分为摄像机静止拍摄的定视角视频和摄像机运动拍摄的变视角视频。这两类视频具有明显不同的特征,背景建模算法也相应被划分为两类。本文分别分析总结了两类视频下背景值出现的特点和规律,分别讨论了两类情况下对应的的背景建模方法。对于定视角视频,现有的背景建模算法多以统计学方法为基础,以像素点为单位对观测像素值孤立分析,导致在处理缓慢移动物体和往复运动物体时常常无法准确判断。本文借鉴现有背景算法的优势并针对其不足进行改进,提出了两种创新的背景建模方法。其中一种方法将像素值按相似性聚类,在对每一聚类像素值的稳定性和出现频率的基础上加以分析,评估该聚类像素值作为背景的可信度,并根据空间关系对可信度加以修正。进而根据可信度的大小得出背景。同时提出一种基于图像修补技术的背景估计方法。通过粗略判断运动物体区域,根据图像内容的自相似性,对被前景物体遮挡的背景区域做出估计。对比已有的背景建模算法,这些新方法在在分析过程中考虑了物体的整体属性,在适应环境的变化与背景扰动的同时,能明显减少现有算法对缓慢移动物体和往复运动物体的误判。另外针对摄像机在运动情况下拍摄的变视角视频,一种可能的建模方法被提出。该方法在SIFT特征匹配的基础上计算变换矩阵,通过仿射变换找到不同视角图像的像素点对应关系,在此基础上,原有基于统计的定视角视频建模算法便能在变视角视频建模中加以应用。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究的背景和意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 论文章节安排  10-12
第二章背景模型与背景分析  12-17
  2.1 背景与背景模型  12
  2.2 背景的特性  12-17
    2.2.1 典型场景下的背景规律  12-14
    2.2.2 扰动场景下的背景特点  14-15
    2.2.3 复杂场景下的背景  15-17
第三章经典背景建模算法分析  17-27
  3.1 帧间差分背景建模  17
  3.2 单高斯与混合高斯背景建模  17-21
    3.2.1 单高斯背景模型  18-19
    3.2.2 混合高斯背景模型  19-21
    3.2.3 混合高斯背景建模分析  21
  3.3 Codebook编码本背景建模  21-24
    3.3.1 算法思想  21-22
    3.3.2 算法流程  22-23
    3.3.3 编码本算法评价  23-24
  3.4 非参数背景建模  24-27
    3.4.1 非参数背景建模设计思想  24
    3.4.2 非参数背景建模算法实现  24-26
    3.4.3 非参数背景建模的优势与不足  26-27
第四章基于像素背景置信度的背景建模  27-35
  4.1 可信度评估的基本思想  27
  4.2 影响可信度的因素  27-28
    4.2.1 像素值的出现频率以及稳定性  27-28
    4.2.2 像素之间的空间联系  28
  4.3 基于像素可信度的建模过程  28-32
    4.3.1 模型初始化  28-29
    4.3.2 背景可信度评估与更新  29-32
  4.4 基于像素可信度建模效果比较  32-34
  4.5 基于像素可信度建模的优势与不足  34-35
第五章基于未知背景估计的背景建模  35-40
  5.1 背景估计的思想  35
  5.2 背景估计具体过程  35-39
  5.3 背景估计算法分析  39-40
第六章变视角视频下的背景建模  40-45
  6.1 变视角视频下建模难点  40
  6.2 基于特征点对应的变视角视频背景建模  40-45
    6.2.1 空间特征点的匹配  40-43
    6.2.2 空间视角变换  43
    6.2.3 背景生成  43-44
    6.2.4 算法评价  44-45
结论与展望  45-47
参考文献  47-49
在学期间的研究成果  49-50
致谢  50

背景建模算法研究

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