运动物体检测系统的设计与实现.docx

摘要：运动物体的检测是最近几年计算机图像与视频检测的核心课题之一，是视频监控以及各种操作例如对象区分的基础，在医疗技术、科学研究和军事方面有着普遍的使用。从这个角度来看，视频检测和目标跟踪技术的研究具有重要价值。

本文主要设计并实现了基于MATLAB的运动物体检测研究算法。文章内容分为三个部分：图像的预处理、运动物体的检测以及运动物体的追踪（包括轨迹的显示以及速度的计算）。在第一个部分中，先对视频序列进行预处理，检测到运动目标所在的区域，然后利用形态学的方法（开运算和闭运算）进行扑拓处理来优化图片质量，为后面的检测打下良好的基础。接着第二部分是进行运动目标的检测，在该部分中，文章简单的介绍了一下常规的几种检测方法并指出它们的优劣以及适用情况，最后着重介绍本系统使用的检测方法——背景差法检测。第三部分是运动物体的跟踪以及速度的计算，本系统采用了最小外接矩形框来锁定目标，然后通过两帧之间的物体质心的移动距离来计算速度。

关键词：运动物体检测；形态学处理；质心；外接矩形

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究意义和背景-1

1.2 国内外相关工作现状及分析-1

1.2.1 国外研究现状-2

1.2.2 国内研究现状-2

1.3 本论文主要内容及结构-2

2 图像预处理-4

2.1 图像灰度化-4

2.1.1 分量法-4

2.1.2 最大值法-4

2.1.3 平均值法-5

2.1.4 加权平均法-5

2.2 图像二值化-6

2.3 图像滤波处理-8

2.3.1 均值滤波算法-8

2.3.2 Wiener维纳滤波算法-8

2.3.3 中值滤波算法-9

3 形态学处理-10

3.1 结构元素-10

3.2 腐蚀-10

3.3 膨胀-13

3.4 开操作-15

3.5 闭操作-16

4 运动目标的提取-18

4.1 帧间差分法-18

4.1.1 两帧差分法-18

4.1.2 三帧差分法-19

4.1.3 帧间差分法的优缺点-19

4.2 背景差分法-20

4.2.1 背景建模-20

4.2.2 背景差分法具体公式-21

4.2.3 背景差分法优缺点-22

4.3 光流法-22

4.3.1 时空梯度法-22

4.3.2 光流法的优缺点-23

5 基于MATLAB的运动物体检测算法-24

5.1 前期准备-24

5.1.1 结构体的定义-24

5.1.2 视频帧图像的读取-24

5.2 前景检测-25

5.2.1 图像灰度化-25

5.2.2 前景检测及形态学处理-26

5.3 利用卡尔曼滤波进行运动物体的跟踪-26

5.3.1 步骤一-27

5.3.2 步骤二-27

5.3.3 步骤三-28

5.3.4 步骤四-30

5.4 质心及运动速度的计算-31

5.4.1 质心的计算-31

5.4.2 运动速度的计算-31

5.5 结果展示-32

5.6 对比实验-35

6 总结与展望-36

参考文献-38

致谢-40

附录-41