MCD5.8ms-Detection of Moving Objects with Non-Stationary Cameras in 5.8ms: Bringing Motion Detection

  • CVPR2013的文章
  • 项目地址https://sites.google.com/view/kiminyun/profile
  • 下载下来的软件有个隐藏的bug,程序能用,但是卡在第一帧,我猜是因为算法对视频分辨率有要求,根据对算法研究,输入图像分辨率必须是4(grid的大小)的倍数,854*480不行但裁剪成852*480就可以。
  • 运动目标检测
  • 基于单高斯分布
  • 那个精度很高,但是召回很低,因为这种方法对于网格大小划分敏感,同时对最后的判别参数敏感,只要前景和背景稍稍相似,就检测不出来,这是基于SGM的通病
  • 速度是杠杠的

1方法介绍

1.1single Gaussian model (SGM) with age

随时间变化的单高斯模型

首先把图像I^{(t)}按进行网格分割

总共N*N个格子\{ G_i^{(t)} \}

网格中的像素数目为\left | G_i^{(t)} \right |

像素点的亮度为I_j^{(t)}

网格G_i^{(t)}中的亮度均值为\mu _i^{(t)},方差\sigma _i^{(t)},年龄\alpha _i^{(t)}

更新:

\mu _i^{(t)}=\frac{\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}}{\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}+1}\tilde{\mu} _i^{(t-1)}+\frac{1}{\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}+1}M_i^{(t)}

\sigma _i^{(t)}=\frac{\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}}{\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}+1}\tilde{\sigma} _i^{(t-1)}+\frac{1}{\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}+1}V_i^{(t)}

\alpha_i^{(t-1)}=\tilde{\alpha}_i^{(t-1)}+1

M_i^{(t)}=\frac{1}{\left | G_i^{(t)} \right |}\sum _{j\in G_i}I_j^{(t)}

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V_i^{(t)}=\max_{j\in G_i}(\mu_i^{(t)}-M_i^{(t)})^2

1.2Dual-Mode SGM


原理

算法对每个grid维持两个SGM

Apparent Background Model :\mu _{A,i}^{(t)}\sigma _{A,i}^{(t)}\alpha _{A,i}^{(t)}

Candidate Background Model:\mu _{C,i}^{(t)}\sigma _{C,i}^{(t)}\alpha _{C,i}^{(t)}

更新策略:

如果 (M_i^{(t)}-\mu_{A,i}^{(t)})^2< \theta_s\sigma_{A,i}^{(t)} 则更新 Apparent Background Model

如果 (M_i^{(t)}-\mu_{C,i}^{(t)})^2< \theta_s\sigma_{C,i}^{(t)} 则更新 Candidate Background Model

如果 \alpha _{C,i}^{(t)}>\alpha _{A,i}^{(t)} 则用Candidate Background Model 替代 Apparent Background Model,Candidate Background Model重初始化

其它情况则同时重初始化两个SGM

作用

使用单个SGM对背景进行建模,在简单的情况时有不错的效果,但是当使用大的学习率时,背景模型容易受到前景像素的污染。

我们方法中使用了变化的学习率,因此有较大的学习率是很常见的。

比如在初始化时,所有像素年龄设为1,这时意味着在下一帧,这些像素的学习率为0.5。比如在下一帧中,前景和背景的分布分别为均值1,方差0.5 的高斯分布和 均值2.5,方差0.5 的高斯分布。如下图所示,左边是单一SGM的更新结果,整个分布被前景所污染,但是如右图所示,使用Dual-ModeSGM后,由于前景分布不符合Apparent Background Model更新的条件,Apparent Background Model不更新,而Candidate Background Model则更新为前景分布。

1.3基于模型融合的运动补偿

KLT+RANSAC求单应性矩阵,根据单应性矩阵得到一个中心点在下一帧的位置,该位置四周有四个分布,根据位置关系加权融合四个分布得到新分布,如下图所示。

权重计算用∩面积。

2实验

实验的数据集是一篇论文里的,文献[8],自己加了一个,还有一个是YouTube上的

 

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