目標檢測中背景建模方法


最近一直在做前景檢測方面的研究,剛開始主要是做一些工程性的應用,為了解決工程方面的問題,下了不少功夫,也看了不少最近國內外的文章。一直想做個總結,拖着拖着,終究卻寫成這篇極不成功的總結。      背景建模或前景檢測的算法主要有:

1. Single Gaussian (單高斯模型)

Real-time tracking of the human body

2. 混合高斯模型(Mixture of Gaussian Model)

An improved adaptive background mixture model for real-time tracking with shadow detection

3. 滑動高斯平均(Running Gaussian average)---Single Gaussian

Real-time tracking of the human body

對於單高斯和混合高斯估計大家都熟悉,這里不再累述(混合高斯在現有的背景建模算法中應該算是比較好的,很多新的算法或改進的算法都是基於它的一些原理的不同變體,但混合高斯算法的缺點是計算量相對比較大,速度偏慢,對光照敏感);

4. 碼本 (CodeBook)

Real-time foreground–background segmentation using codebook model

Real-time foreground-background segmentation using a modified codebook model

對與Codebook算法,曾經做過實驗,效果還可以,后來也有多種變體,沒有進一步的進行研究,但算法對光照也敏感);

5. 自組織背景檢測( SOBS-Self-organization background subtraction)

A self-Organizing approach to background subtraction for+visual surveillance

對於自組織背景建模算法即SOBS算法,該算法對光照有一定的魯棒性,但MAP的模型比輸入圖片大,計算量比較大,但是可以通過並行處理來解決算法的速度問題,可以進行嘗試;

6. 樣本一致性背景建模算法 (SACON)

A consensus-based method for tracking

A consensus-based method for tracking-Modelling background scenario and foreground appearance

SACON-Background subtraction based on a robust consensus method

SACON算法是基於統計的知識,代碼實現過,並做過實驗,效果還可以,但沒有進一步的分析;

7. VIBE算法

vibe

ViBe-A Universal Background Subtraction

VIBE算法是B哥的一個大作,網上有現成的算法可用,但已申請了專利,用於做研究還是可以的,該算法速度非常快,計算量比較小,而且對噪聲有一定的魯棒性,檢測效果不錯;

8. 基於顏色信息的背景建模方法(Color)

A statistical approach for real-time robust background subtraction and shadow detection

基於顏色信息的背景建模方法,簡稱Color算法,該算法將像素點的差異分解成Chromaticity差異和Brightness差異,對光照具有很強的魯棒性,並有比較好的效果,計算速度也比較快,基本可以滿足實時性的要求,做了許多視頻序列的檢測,效果比較理想;

9. 統計平均法

10. 中值濾波法( Temporal Median filter)

Automatic congestion detection system for underground platform

Detecting moving objects,ghost,and shadows in video streams

統計平均法和中值濾波法,對於這兩個算法,只對統計平均法做了實現,並進行了測試,算法的應用具有很大的局限性,只能算是理論上的一個補充;

11. W4方法

W4.pdf

W4算法應該是最早被用於實際應用的一個算法,這個大家可以去查看相關的資料,這里不再細說;

12. 本征背景法

A Bayesian computer vision system for modeling human interactions

本征背景法沒實現過,看很多文獻有講解,然后該算法又是基於貝葉斯框架,本人一直對貝葉斯框架不感冒,理論上很Perfect,實際應用就是Shit(無意冒犯貝氏粉絲,如有冒犯,請繞路,勿吐口水);

13. 核密度估計方法

Non-parametric model for background subtraction

最后就是核密度估計算法,該算法應該是一個比較魯棒的算法,可以解決很多算法參數設置方面的問題,無需設置參數應該是算法的一大優勢。

 

個人觀點:SOBS、Color、VIBE、SACON、PDF等可以進行深入的了解,特別是近年來出現的Block-based或Region-Based、Features-Based、基於層次分類或層次訓練器的算法可以進行深入的研究。

推薦一篇綜述文章:Evaluation of Background Subtraction Techniques for Video Surveillance

再推薦一個網站:http://www.changedetection.net/


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