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1、江苏大学本科毕业论文 JIANGSU UNIVERSITY 本 科 生 毕 业 论 文运动目标检测中阴影去除算法的研究与实现 Research and realization of the shadow removing algorithm for Moving object detection学院名称： 计算机科学与通信工程学院 专业班级： 通信工程0602班 学生姓名： 汪雅洁 指导教师姓名： 宋雪桦 指导教师职称： 副教授 2010年6月28运动目标检测中阴影去除算法的研究与实现专业班级：通信工程0602班 学生姓名：汪雅洁指导教师： 宋雪桦 职 称：副教授摘要 随着计算机视觉技术、电子
2、技术、通信技术的发展，智能视频监控系统作为安全防卫的一种重要手段正在越来越受到人们的重视。由于智能视频监控系统具有监控能力强、安全隐患少、节省人力物力资源的优点。因此，在交通、银行、宾馆、商场等重要场所的监控中有广泛的应用前景。本文首先综合介绍了智能监控系统的发展历史和现状，然后对静止摄像机监控下的运动目标检测、阴影的检测和去除等关键技术进行了比较深入的研究。运动目标检测作为智能视频监控系统中视频处理的第一步，具有非常重要的地位。本文首先对目前运动目标检测方法进行了概括，在详细研究了几种目标检测方法的基础上，确定了目标检测中较好的一种方法，即基于混合高斯模型的方法，用这个算法来提取运动目标。由
3、于日照和灯光等外来因素的影响，造成了提取的运动前景中往往含有阴影。因此，运动目标的阴影检测与去除对于运动目标跟踪、分类和识别等后期处理都是一个关键性问题。由于阴影的存在，会给上述后期处理带来干扰甚至失败。为了去除目标前景的阴影，本文首先分析了阴影产生的机理，了解阴影的特征和人类的视觉特征，针对这些特征以及总结和分类目前己有的各类阴影检测算法的基础上，提出了一种基于RGB颜色模型的阴影检测算法。通过实验对本文的算法进行了验证，证明了该算法能够很好地检测出运动目标的阴影以及将阴影去除，而且易于实现。关键词：视频监控；运动目标检测；混合高斯模型；RGB颜色模型；阴影去除 Research and r
4、ealization of the shadow removing algorithm for Moving object detectionAbstract Development of the computer vision technology, the electronic and the communication technology, has made the intelligent visual surveillance system an increasingly important safe defense way. Because it has advantages of
5、 higher quality and less need of investment. So it has cheerful prospect in the applications of surveillance for traffic, bank, hotel, shopping, etc.Both its history and current situation is summarized here, then, a research was made for the key technology of the segmentation of moving objects and t
6、he detection and removal of shadows.As the initial stage in the visual data processing, moving object detection is a key point. After carefully study of moving object detection methods used presently, a more reliable algorithm is determined, that is, the mixed Gauss model. It was adopted to detect m
7、oving objects.As external factors such as sunlight and lighting effects，resulting in extraction of moving foreground often contain shadow. So, shadows detection and elimination of moving objects is essential to the post-processing such as objects tracking, classification and recognition. The existen
8、ce of shadow will allow the above-mentioned post-processing to fail. In order to remove the shadow of object foreground, this paper first analyze the mechanism of the shadow produced, understand the characteristics of the shadow and the human visual characteristics, then, a method of shadow detectio
9、n based on the RGB color model is proposed on the basis of these characteritics and the summary and analysis for various shadow detection. We have conducted many experiments to verify the proposed approach. The results show that the algorithm can detect moving targets to remove the shadow, and easy
10、to implement.Key words Visual Surveillance; Moving Object Detection; Mixed Gaussian Model; RGB color model; Shadow Removal目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 视频监控系统的发展和现状11.3 本课题研究的目的及意义21.4 课题主要研究工作及工作安排3第二章 基础理论52.1 引言52.2 颜色模型52.2.1 颜色模型的分类52.2.2 RGB颜色模型52.2.3 HSV颜色模型62.3 数学形态学72.3.1 基本思想82.3.2 基本运算8第三章 运动目标的检测
11、103.1 引言103.2 运动目标检测算法概述103.2.1 光流法103.2.2 相邻帧差法103.2.3 背景差法113.3 基于RGB颜色空间的混合高斯模型113.3.1背景模型的建立123.3.2 背景模型的更新123.3.3 运动目标的检测与提取13第四章 阴影的去除154.1 引言154.2 阴影产生的机理154.3 阴影检测算法概述164.3.1 基于模型的阴影检测算法164.3.2 基于阴影属性的阴影检测算法164.4 阴影的光学特性174.5 前景二值图的提取184.6 基于RGB颜色空间的阴影去除算法184.6.1 确定颜色空间184.6.2 阴影的去除算法194.6.3
12、 前景目标去噪与重建214.7 实验结果21第五章 总结与展望245.1 研究工作总结245.2 展望24参考文献26致谢27第一章 绪论1.1 引言图像和视频是对客观事物的形象而又生动的描述，是直观而又具体的信息表达形式，对人类而言是最重要的信息载体。特别是在今天这高科技的信息社会里，随着网络、通信和微电子技术的快速发展，以及人民物质生活水平的提高，视频以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐。就因为这样，视频监控系统就成为一种新技术而越来越受到人们的重视。现今人们对安全的需求增强，视频监控系统成为安全防卫的重要手段，由最初的重点部门如银行和公安等行业监控逐渐发展到单个家庭的防盗和
13、安全监控，摄像头越来越多，视频监控系统的使用越来越普遍。传统的数字视频监控系统仅仅提供了视频的捕获、存储、分发等简单的功能，而系统获取的视频信息越来越多，这些海量的视频信息很难在同一时间显示在监控人员面前。除此以外，对视频里的内容还只能靠监控人员来判断。视频监控工作强度很大，它对监控人员的注意力、警惕性、特别是对异常情况的反应能力的要求特别高。一般监控中发生的失误都是由监控人员的注意力不集中造成的。由于人类本身存在的生理疲劳现象，因此不可能长时间连续集中精力监视内容单一的监控场景。为了克服传统视频监控系统产生的困难，智能视频监控系统应运而生，它利用自动视频分析技术进行视频的监控。当盗窃发生或发
14、现到具有异常行为的可疑人时，系统能向保卫人员准确及时地发出警报，从而避免犯罪的发生，同时也减少了雇佣大批监视人员所需要的人力、物力和财力的投入。与传统的传统视频监控相比，能够智能检测与跟踪的数字视频监控具有许多优点1：第一，24小时全天可靠监控。智能视频监控系统将彻底改变以往完全由监控人员对画面进行监视和分析的模式。第二，提高报警精确度。智能视频监控系统能够有效提高报警精确度，大大降低误报和漏报现象的发生。第三，提高响应速度。智能视频监控系统拥有比传统视频监控系统更强大的智能处理能力，它能够检测、识别视频场景中的可疑活动。1.2 视频监控系统的发展和现状视频监控系统是多媒体技术、计算机网络、工
15、业控制和人工智能等技术的综合运用的产物，它正向着视频的数字化、系统的网络化和管理的智能化方向不断发展，并已经逐步深入到社会生活的各个领域。从第一代完全的模拟监控系统，到第二代数字化的视频监控系统，再到第三代分布式视频监控系统，视频监控系统已在过去的二十多年里经历了三个发展阶段2。第一代视频监控系统（VCR）主要是以模拟设备为主的闭路系统，称之为模拟视频监控系统。以模拟信号、图像的处理和传输为基础，多路模拟摄像机产生的模拟信号通过同轴电缆传输到监控室，然后通过预置好的顺序轮流显示，监控人员通过监视器来判断监视场景的情况。图像信息通过视频电缆，以模拟方式传输，一般传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。系统的主要特点：(1) 视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式，质量最高；(2) 经过了几十年的发展，技术比较
