Исследование алгоритмов обнаружения движущихся объектов в последовательности видеокадров

В настоящее время, появляется все большая потребность в системах машинного зрения, а быстрое развитие вычислительных средств активно стимули¬рует развитие методов обработки изображений. Одной из наиболее актуальных задач обработки изображений, является разработка методов обнаружения и определения координат объектов, представленных на изображении в виде локальных областей, свойства которых отличаются от свойств окружающего фона. Так, например, методы обнаружения при анализе оптических изображении используются в системах наблюдения за автотранспортным движением, в системах обнаружения и сопровождения объектов, в охранных системах и т.д.
Часто в реальных условиях наблюдается дрожание системы наблюдения, что является причиной неуправляемых смещений получаемого изображения, что значительно усложняет обработку.
В настоящее время, обработка изображений обычно выполняется в цифровой форме, а входными данными является полутоновое дискретизированное изображение. Учитывая, что изображение содержит несколько миллионов дискретных элементов, для обеспечения технической реализуемости задач обнаружения в реальном масштабе времени весьма ак¬туальными являются алгоритмы, решающие задачу при минималь¬ных вычислительных затратах.
В условиях рыночной экономики, разработчики стараются свести затраты к минимуму. Поэтому одним из критериев выбора алгоритма, при разработке устройства обнаружения, является количество ресурсов, затрачиваемое на реализацию алгоритма.
Важным требованием различных алгоритмов является наличие и отсутствие априорной информации о свойствах и параметрах объекта. Однако наиболее часто, при проведении процедуры обнаружения, априорная информация неизвестна или известна не полностью.
Учитывая большое разнообразие условий обнаружения, требований предъявляемых к ресурсоемкости, быстродействию и эффективности алгоритмов, актуальной является задача их исследования, с точки зрения указанных параметров. Результаты исследования позволяют выбрать алгоритмы, наиболее...

В данной работе была проведена классификация алгоритмов обнаружения объектов в соответствии с наличием априорно известной информации. В соответствии с данной классификацией были рассмотрены алгоритмы обнаружения с неизвестными:
- амплитудой объекта;
- амплитудой и координатами объекта;
- амплитудой и размерами объекта;
- амплитудой, координатами и размерами объекта;
- амплитудой, координатами и формой объекта;
- амплитудой, координатами, размерами и формой объекта.
Для рассмотренных алгоритмов определены вычислительные затраты и приведена методика расчета затрат ресурсов на реализацию обнаружителей. Были предложены методы уменьшения вычислительных затрат, основанные на масштабировании входного изображения.
На основе рассмотренных алгоритмов, синтезирован алгоритм обнаружения движущихся объектов с неизвестными амплитудой, координатами, размерами и формой, и известным характером движения, позволяющий проводить обнаружение объектов в последовательности видеокадров.
Предложенные практические рекомендации по реализации синтезированного алгоритма позволяют значительно уменьшить вычислительные и ресурсные затраты, при построении обнаружителя на программируемых логических интегральных схемах.
В практической части работы была предложена методика исследования отдельных блоков синтезированного алгоритма. В соответствии с предложенной методикой, были построены характеристики правильного обнаружения для отдельных блоков, в ходе исследования которых были определены:
- влияние ошибки при априорном задании размеров обнаруживаемого объекта на помехоустойчивость алгоритмов блоков синтезированного обнаружителя;
- влияние процедуры масштабирования входного изображения на помехоустойчивость алгоритмов блоков синтезированного обнаружителя;
- влияние различных типов фона входного изображения на помехоустойчивость алгоритмов блоков синтезированного обнаружителя при наличии масштабирования.