Робототехника.Фу, Ли, Гонсалес (962794), страница 72
Текст из файла (страница 72)
423 При анализе движущегося образа все пикселы изображений- разности а(п(х, д), имеющие значение 1, рассматриваются как результат движения объекта. Этот подход приметим только в том случае, если два образа зарегистрированы и освещенность имеет относительно постоянную величину в пределах границ, устанавливаемых пороговым уровнем О. На практика Рис.
8.20, Кадр изображения в момент времени 0 (а), кадр изображения в момент времени 0 (б) и разность двух кадров (и) 1(зб1. записи в дн(х, д), имеющие значение 1, часто появляются в результате действия шума. Обычно на разности двух кадров изображения такие значения выглядят как изолированные точки, Для их устранения применяется простой подход, заключающийся в формировании 4- или 8-связных областей из единиц в с(п(х, д), и затем пренебрегают любой областью с числом записей, меньшим заранее заданного. При этом можно не распознать малые и/или медленно движущиеся объекты, но это увеличивает вероятность того, что остающиеся записи в разности двух кадров изображения действительно соответствуют движению. Проиллюстрируем эти рассуждения рис. 8.20.
На рис, 8.20, а приведен эта- лоииый кадр изображения, который соответствует моменту времени й и состоит из одного объекта постоянной интенсивности, движущегося с равномерной скоростью по поверхности фона, также имеющего постоянную интенсивность. На рпс. 8,20, б приведен кадр в момент времени (» а иа рис. 8.20, в разность кадров рассчитанная по уравнению (8.2-25) с пороговым уровнем, большим постоянной интенсивности фона. Необходимо отметить, что а процессе определения разности кадров возникли две несвязные области: одна область является результатом выделения контура передней части, а другая — задней части движущегося об ьекта. Аккумулятивная разность.
Как говорилось выше, разность кадров благодаря шуму часто содержит изолированные записи. Несмотря на то что число таких записей может быть сокращено или полностью ликвидировано в результате анализа связности пороговых уровней, этот процесс может также привести к потере изображений малых или медленно движущихся объектов. Ниже излагается подход для решения этой проблемы путем рассмотрения изменения в расположении пикселов на нескольких кадрах, т.
е. в процесс вводится «память». Основная идея заключается в пренебрежении теми изменениями, которые возникают случайно в последовательности кадров и, таким образом, могут быть отнесены к случайному шуму. Рассмотрим последовательность кадров изображения 7(х д 6) ((х д (а) ... ('(х д, („) и допустим что ((х д (,) является эталонным образом. Изображение аккумулятивной разности формируется в результате сравнения эталонного образа с каждым образом в данной последовательности. В процедуре построения изображения аккумулятивиой разности имеется счетчик, предназначенный для учета расположения пикселов. Его значение увеличивается каждый раз, когда возникает различие в расположении соответствующих пикселов эталонного образа и образа из рассматриваемой последовательности, Таким образом, когда й-й кадр сравнивается с эталонным, запись в данном пикселе аккумулятивной разности означает, во сколько раз интенсивность пиксела )а-го кадра отличается от интенсивности пиксела эталонного образа.
Различия устанавливаются, например, с помощью уравнения (8.2-25). Приведенные выше рассуждения иллюстрируются рис, 8,21. На рис, 8.2!,а — д приведены образы прямоугольного объекта (обозначенного нулями), движущегося вправо с постоянной скоростью 1 пиксел/кадр. Эти образы приведены в моменты времени, соответствующие одному перемещению пиксела. На рис.
8.2!,а изображен кадр эталонного образа, на рис. 8,21,б — г со 2-го по 4-й кадры последовательности, а на рис. 8.21,д — 11-й кадр. Рис. 8.21,е — и соответствуют изображениям аккумулятивной разности, которые можно объяснить следующим образом. На рис, 8.21,е левая колонка из 1 обусловлена различием мемсду 425 объектом на рис. 8.21, а и фоном на рис. 8,2!,б. Правая колонка из ! вызвана различием между фоном эталонного образа и передним контуром движущегося объекта. Ко времени появления 00000000 00000000 оооооооо 00000000 00000000 00006ХЮ о 00000000 ооооиюо 06В0000 оооооооо 00000000 оооиюоо 1 1 е 1 1 г1 2! 21 г! 21 21 Э21 321 зг! Эгг эг1 Э21 А98765436687654321 аоьтььезьаать543г! А98765438ИПБ54321 А98765438887654321 А96765436887Б54Э21 А98765436887654321 )зис. 8,21.
Кадр эталонного образа (и), б — дсоответстввибно2ь 3-, 4. и 11-9 кадры, е — и — изображения аккумулятивной разности для 2-, зь 4- и 11-го кадров (136). 4-го кадра (рис. 8.2!,г)', первый ненулевой столбец изображения аккумулятивной разности указывает на три отсчета, что соответствует трем основным различиям между этим столбцом в эталонном образе и соответствующим столбцом в последующих 426 9 !о 11 !г и !з 14 15 1Б 9 1О 11 ы б !з 14 15 1Б 9 10 11 !г Ю !з 14 15 1Б 9 !о 11 12 г !Э 14 15 16 9 !о 11 1г ' !Э 14 15 16 9 !о 11 1 12 1 13 ! ы 15 1Б 9 !о г! и г1 !г г! !3 г1 14 21 15 2! 16 9 !О 321 и Эгг 1г зг! !з Эг! !4 зг! 15 321 16 9 !о 11 !г 1Э ы 15 16 кадрах.
На рис. 8.21, и показано общее число из 1О (представленных «А» в шестнадцатеричной системе счисления) изменений этого положения. Остальные записи на этом рисунке объясняются аналогично. Нередко полезно рассматривать три типа изображений аккумулятивной разности: абсолютное, положительное и отрицательное. Последние два получаются из уравнения (8.2-28), в РРРФМ99999999Ф9ФРРР РФФРФ999999999999999 999!999 99Ф99МР9997 ФРВЕВВВВВЕНВВЕЕВВФВВ РРВЕВВВВВВВВВВВВЕВ16 ФФеввнввовввввввеввв Е4777777И77777777 9 ФВ77777И7777Р1РРР ЕФРРИИРРИРИ 7. 9961 746644ЬМЬЬЬМ ввиммььмьмм 66 РМММЬЬЬЬбМЬ ФРВМИВ554 4444 ° ФМ РРВ677М5 644444ММ 9 ВВ776*55 М ЬФММ 996ВРРЬ*56 ЗЗЗИЗЗЗ б рис 8 22.
)(бсолютное (а), положительное (б) и отридвтельное (в) нзобрзже ния еккумулятивной разности для объекта рззмероч 20 )( 20 пикселов с интенсивностью, превышающей фон, движущегося в юго-восточном нзпрзвлении 1136) котором нет модуля, а вместо )(к, у, (1) подставляется значение эталонного кадра. Предполагая, что числовые значения интенсивности объекта превышают значения фона в случае, когда разность положительна, она сравнивается с положительным значением порогового уровня; если отрицательна, сравнение выполняется с отрицательным значением порогового уровня.
Это определение заменяется на противоположное, если интенсивность объекта меньше фона. Пример. На рнс. 8.22, а — в показаны абсолютное, положительное и отрицательное изображения аккумулятивной разности М99999М РМРМРРР 999999 9Ф91Р99Ф9999 ФРМРРРРРРФМФРРФФМ ФМВВВЕВЕВВВВВВВВ6611! РВФВВФВФВЕВВВВВВВВВИ МВЕВЕВВВЕВВВВВВВВВИ .
ВВ777777777777777773$$ В17777777777777777"-2! 1 В1777777777777777722$1 ФВРРММ * МЬМЬЦ21$ 1177МЬЬМ*МММЬЗИИЗ Ф М *4*4* 44* ЬМИ' 22 И ФВВРРЬЬ355М5615555МЗЗ 2$! РРВВРРМ5М5555555М443322 ВВ7РМ555555555555М3122И ВВРРЬЬ55МФ Ь 4М455641322И ВВРРЬЬМ 33331331М55443322И 991177445ом3$31551$445 ° 445122$$ И2233МЪММЬМЬМЬЗЗМ332И1 22534455*477777777ЬМЪ 4335211 $2231М55М77777777ЬМ М3322$1 ииЗЪМЪммьммььммгЗлил $$225ЗМЪЪМ777 77774ЬМЬ ° 332211 1$2213м5564777777776455443322!$ $22734МЪЬЬЬМЬММЪЪМЗРМ1$ !122334155*ЬРРРР7777ЬЬЪЪЕ 3322 $ !$22134 ЕЪ6477777777 МЗМЗЬ22$$ огиз! ммьммьмеммиги 1$22334455МЬ * *М М643322$! !ми!4 мььм ьмьбмньиггбб И22$344М55555555М*9332211 и2233445555555М55м43$12$ $$233М55555555555М 3322! $$1231 М 4 ° 4 ° ФМ44433 2! $122!ЗЕМЬМ4ММ4МЗ322 $ 1$223344МММЬ ММЗ322$1 $ИЗЗЗЭМИ3333333352$$ $$833зззи3111733138$$ $$223333И333333333322$ 112222222?222222222211 $$Р 222222222222 22 !И!!1 МИИИ11$ $$$$1$ибмббм1\$ 1$1$$мьмблммбм 11 11 11 12И 52М Бги 332211 3312и 3322$1 ил!2211 М3322И МЗЗ22И 55МЗЗЗИ! ез 112 $1 ЬЬЗМ633221$ ЬЬИМИ22И $15733 ° 45ММ4446444554 3322$! 3122334 5546Р77777776455МЗЗ $1 $12233\955м777777774655м$222и и 2336 ° 5544МЬЬМММ 3321$! И223344 ЗМ77777ИР 65 433221 иги мььмиилимь54 112г$! 1$2233995мьььььм*4556 332111 Зии и ММРРРРМ МЪь игг$1 1$22314955Ь*17777777М55443322$! 1$22334451644ЬМЬЬЬМ! 45332$1 113233М556ЬМЬЬММ554 ЗЗРРИ $!311$мь3444416644 и Фззг и би233М44ММ444М4332 $$ И22ЪЗМ4ММ64МФ\43322И И2233М М4ММЬ 443322И 3127333333373313$333гиб И 2333333335333$3332"И И223333333!331ИЗЗЗ 2И $1222222222222222222$$ $ И 1 И 1 И И $ И И 11 И И11$ИИ1$И13 И11 ! 1$1$ИИИИИИИМ б Рис.
8.23 Изображения аккумулятивной разности для рпс. 8.22, закоднронанные по интенсивности; абсолкттнае (а), положительное (б) н отрицательное (в) изображения [!36). 1 428 размером 20 зс,'20 пиксслов, причем интенсивность пикселов объекта больше интенсивности фона. Объект движется с постоянной скоростью в юго-восточном направлении. Важно отметить, что пространственное расширение положительного изображения прекращается, когда объект покидает начальное положение.
Другими словами, когда объект, интенсивность которого больше фона, полностью выходит нз положения, соответствующего положению на эталонном образе, то генерация новых записей для положительного изображения аккумулятпвной разнос~и прекращается, Таким образом, после завсршения генерации положительное изображение аккумулятивной разности дает исходное расположение объекта на эталонном кадре. Как показано ниже, такое свойство полезно при создании эталона из движущейся последовательности образов. Из рис.
8,22 видно, что абсолютное изображение содержит области как поло>кительного, так и отрицательного изображения. и записи в этих образах указывают скорость и направление движения объекта. Форма колирования интенсивности образов, приведенных иа рпс. 8.22, дана ца рис. 8.23. Определение эталонного образа. Успех применения методов, изложенных в предыдущих двух разделах, зависит от эталонного образа, относительно которого проводятся дальнейшие сравнения, Как уже говорилось выше, различие между двумя образами в задаче распознавания движущихся объсктов определяется путем исключения стационарных компонент при сохранении элементов, соответствующих шуму и движущимся объектам. Проблема выделения образа из шума решается методом фильтрации нли с помощью формирования изображения аккумулятивной разности.
Рис. 8.24. Два кадра изображения сцены дорожного движения. Ияештся два основных движущихся объекта: белый автомобиль в центре и пешеход в левой нижней части сцены (135). На практике не всегда можно получить эталонный образ, имеющий только стационарные элементы, и это приводит к необходимости построения эталона из набора образов, содержащих один или более движущихся объектов. Это особенно характерно для ситуаций, описывающих сцены со многими быстро- меняющимися объектами или в случаях, когда возникают частые изменения сцен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
