TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI VIệN CÔNG NGHệ THÔNG TIN Và TRUYềN THÔNG BI TP LN MễN X Lí NH TI: CC K THUT TRONG TR NH NN (BACKGROUND SUBTRACTION) Ging viờn hng dn : PGS.TS Nguyn Th Hong Lan Sinh viờn thc hin Nguyn Vit Anh : 20121227 H Ni, 12 - 2015 Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) Mc lc LI NểI U Bng cỏc ký hiu thng dựng bỏo cỏo Gii thiu: I Cỏc khỏi nim c bn: Gii thiu v tr nh nn: II Thut toỏn c bn: III Cỏc k thut quỏ trỡnh to mụ hỡnh nn IV K thut khụng quy: 1.1 Phng phỏp so sỏnh gia hai nh khung hỡnh liờn tip (Frame Diffencing): 1.2 S dng b lc trung v (Median filter): 1.3 B lc trung bỡnh (Mean filter): K thut quy: 2.1 Phng phỏp lm cho gn ỳng vi b lc trung v (Approximated median filter): 2.2 Phng phỏp trn Gauss (Mixture of Gaussians): Th nghim: Kch bn th nghim: Kt qu ca th nghim: Ti liu tham kho: 10 Nguyn Vit Anh - 20121227 Trang Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) LI NểI U Tr nh nn l mt nhng k thut quan trng x lý nh Tr nh nn c ỏp dng khỏ rng rói thc t nh camera giỏm sỏt, nhn dng i tng, nhn dng c ch i tng, giao thụng theo dừi lu lng xe Trong khuụn kh ca bi ln ny l cỏc k thut tr nh nn em s tỡm hiu v hai k thut quy v khụng quy Trong phn bỏo cỏo ny s gii thiu chung v thut toỏn c bn ca tr nh nn sau, cỏc phng phỏp chụ tng k thut trờn, th nghim cho mt vi phng phỏp trờn Matlab Do em ln u lm v lnh vc ny nờn bi bỏo cỏo khú trỏnh nhng sai sút Em xin chõn thnh cm n cụ Nguyn Th Hong Lan ó hng dn giỳp em hon thnh bỏo cỏo ny Nguyn Vit Anh - 20121227 Trang Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) Bng cỏc ký hiu thng dựng bỏo cỏo Ký hiu ( ) ( Nguyn Vit Anh - 20121227 ) í ngha Giỏ tr ca pixel ca nh khung hỡnh ta ang xột ti ta x,y thi im t Giỏ tr ca pixel ca mụ hỡnh nn ta ang xột ti ta (x,y) thi im t Giỏ tr ngng Trang Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) I Gii thiu: Cỏc khỏi nim c bn: - Trc ht chỳng ta cn hiu rừ khỏi nim Background v Foreground - Trong bc nh c chia lm thnh phn l background, middle ground v foreground Background l nn sau hay nn ph Nú c hiu l cỏi giỳp lm ni bt phn phớa trờn nú c th õy l middleground v foreground Foreground hay cũn gi l tin cnh, nn trc l phn c ni bt phớa trờn bc nh - Ta cựng xem xột vớ d sau hiu rừ hn khỏi nim v background, foreground v middle ground Hỡnh Vớ d v nh c th II Bc nh trờn giỳp ta nhn bit c rừ thnh phn bc nh Nhng i tng phớa trc chỳng ta v gn nht vi chỳng ta thỡ nm foreground Nhng i tng ú thng rng hn, rừ rng hn v ni bt hn bc nh Nhng i tng khong cỏch va thỡ nm middle ground Nhng i tng xa nht so vi chỳng ta, khụng rừ rng lm, khụng ni bt so vi thnh phn trờn thỡ nm background Gii thiu v tr nh nn: - L mt k thut lnh vc x lý nh v th giỏc mỏy tớnh - Sau quỏ trỡnh tin x lý nh i tng quan tõm l (ngi, xe hi, bn) c tỏch nn ca nh - L mt phng phỏp c s dng rng rói phỏt hin i tng chuyn ng video t mỏy nh tnh - Hng tip cn cn bn l phỏt hin cỏc i tng t s khỏc bit gia khung hỡnh hin ti v mt khung hỡnh tham chiu thng gi l hỡnh nn, hay mụ hỡnh nn Thut toỏn c bn: Nguyn Vit Anh - 20121227 Trang Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) Hỡnh Mụ hỡnh ca thut toỏn tr nn Thut toỏn trờn c chia lm bc theo nh s trờn: - u tiờn l quỏ trỡnh tin x lý (Preprocessing) õy l giai on tin x lý ban u nhm lm nhiu mụi trng nh l ma v tuyt u vo ca quỏ trỡnh ny l video cú nhiu mụi trng, u l video ó c x lý lm gim bt nhiu - Bc th hai l quỏ trỡnh to mụ hỡnh nn sau (Background Modeling) õy l giai on quan trng nht ca thut toỏn Mụ hỡnh nn sau c c lng t bc ny, mụ hỡnh nn sau phi mnh xỏc nh nhng i tng nh Ta ln lt xột cỏc nh khung hỡnh ca video t ú xỏc nh c khung hỡnh nn sau tng ng ca nh khung hỡnh ú u vo ca quỏ trỡnh ny thng l nhng nh khung hỡnh trc nh khung hỡnh m ta ang xột u l mụ hỡnh nn sau tng ng - Bc th ba l quỏ trỡnh phỏt hin nn trc õy l quỏ trỡnh so sỏnh gia nh khung hỡnh v mụ hỡnh nn tng ng xỏc nh nhng pixel c coi l ng c viờn cho mt n ca nn trc u vo ca quỏ trỡnh ny l mụ hỡnh nn ó xỏc nh t bc trc v nh khung hỡnh nn tng ng u s l nh khung hỡnh cha foreground ó c phỏt hin Cụng thc c bn ca quỏ trỡnh ny l | ( ) ( )| > Trong ú t l th t ca nh khung hỡnh ta ang xột Th l giỏ tr ngng c chn Ta cũn xột mt kiu cụng thc c bn ca quỏ trỡnh s dng thng kờ: Nguyn Vit Anh - 20121227 Trang Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) | ( III ) ( ) | > ) Trong ú v ln lt l k vng v lch chun ca ( ( ) Tựy vo tng trng hp c th m ta cú th ỏp dng cụng thc trờn - Bc th l quỏ trỡnh nõng cao mt n foreground nhm xỏc nh i tng quan tõm Nguyờn nhõn phi thc hin bc ny l quỏ trỡnh to mụ hỡnh nn trờn ó b qua mi quan h gia cỏc im nh, cũn cú s xut hin ca cỏc im nh t s chuyn ng ca lỏ cõy, hay búng ca vt Phng phỏp ph bin nht ca quỏ trỡnh ny l kt hp lc hỡnh thỏi loi b nhng pixel b cụ lp v sỏt nhp nhng pixel gn ú vo vi to mt n hon chnh u vo ca quỏ trỡnh ny l nh khung hỡnh cha foreground ó c phỏt hin u ca quỏ trỡnh ny l mt n foreground hon chnh Trong khuụn kh ca bi ln ny em trung vo bc to mụ hỡnh nn v phỏt hin nn trc Cỏc k thut quỏ trỡnh to mụ hỡnh nn Trong khuụn kh bi ln ny em nghiờn cu k thut l quy v khụng quy quỏ trỡnh to mụ hỡnh nn K thut khụng quy: 1.1 Phng phỏp so sỏnh gia hai nh khung hỡnh liờn tip (Frame Diffencing): - õy l cỏch x lý n gin nht - Khi ta xột nh khung hỡnh thi gian t thỡ mụ hỡnh nn sau c to t nh khung hỡnh ti thi im t-1 - Nhc im ca phng phỏp ny l ly mụ hỡnh nn sau nh khung hỡnh trc nh khung hỡnh ang xột nờn nu vt th chuyn ng chm thỡ s khú xỏc nh c vt th nh khung hỡnh v mụ hỡnh nn l gn nh ging 1.2 S dng b lc trung v (Median filter): - S dng b lc trung bỡnh tớnh ( ) * ( )+ , - Giỏ tr mi im nh ca nn sau c c tớnh l giỏ tr trung bỡnh sau qua b lc trung v ca n khung hỡnh - Lc trung v: + Quột ca s lc lờn cỏc thnh phn ca nh gc, in cỏc giỏ tr c quột vo ca s lc, tõm ca ca s lc lờn v trớ im nh ta ang xột + Ly cỏc thnh phn ca s lc x lý + Sp xp li cỏc thnh phn ca s lc Nguyn Vit Anh - 20121227 Trang Cỏc k thut tr nh nn (Background Subtraction) + Lu li thnh phn trung v gỏn cho output 1.3 B lc trung bỡnh (Mean filter): - Ta cng c lng phi c lng nn sau so sỏnh ( ) ( ) Giỏ tr ca im nh nh nn bng giỏ tr trung bỡnh ca giỏ tr im nh n khung nh m ta cú K thut quy: 2.1 Phng phỏp lm cho gn ỳng vi b lc trung v (Approximated median filter): - Trong thut toỏn ny mụ hỡnh nn sau c update theo thi gian (xột theo tng nh khung hỡnh) da vo so sỏnh gia mụ hỡnh nn thi im t-1 v nh khung hỡnh thi im t-1 to mụ hỡnh nn thi im t - Ta cp nht cỏc pixel ca background model sau mi frame nh sau: Nu fr>bg thỡ bg=bg+1; nu fr ... ảnh (Background Subtraction) I Giới thiệu: Các khái niệm bản: - Trước hết cần hiểu rõ khái niệm Background Foreground - Trong ảnh chia làm thành phần background, middle ground foreground Background. .. Tài liệu tham khảo: 10 Nguyễn Việt Anh - 20121227 Trang Các kỹ thuật trừ ảnh (Background Subtraction) LỜI NÓI ĐẦU Trừ ảnh kỹ thuật quan trọng xử lý ảnh Trừ ảnh áp dụng rộng rãi thực... hướng dẫn giúp em hoàn thành báo cáo Nguyễn Việt Anh - 20121227 Trang Các kỹ thuật trừ ảnh (Background Subtraction) Bảng ký hiệu thường dùng báo cáo Ký hiệu ( ) (