基于DM6446的視頻運(yùn)動(dòng)車輛檢測系統(tǒng)

　　3.3 形態(tài)學(xué)濾波

　　僅對(duì)背景差圖像做二值化處理是不夠的，在二值圖中可能出現(xiàn)因錯(cuò)判而導(dǎo)致的空洞和細(xì)小的噪聲，須進(jìn)一步經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波處理以連接相關(guān)區(qū)域和去噪，具體的操作是腐蝕和膨脹。腐蝕的作用是從二值圖像中消除不相關(guān)的細(xì)節(jié)，膨脹可以使裂縫橋接起來。先腐蝕后膨脹的過程具有消除細(xì)小物體，在纖細(xì)點(diǎn)處分離物體和平滑較大的邊界時(shí)又不明顯地改變其面積的作用。先膨脹后腐蝕的過程具有填充物體內(nèi)部細(xì)小空洞、連接鄰近物體、在不明顯改變面積的情況下平滑其邊界的作用。本文中選擇3×3 像素大小的結(jié)構(gòu)元素先后對(duì)二值圖進(jìn)行腐蝕和膨脹操作。

3.4 區(qū)域生長法目標(biāo)定位

　　定位是指獲取視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的空間位置，本文采用區(qū)域生長法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行位置標(biāo)記。區(qū)域生長法（Region Growing）是一種有效的圖像分割算法，算法將有相似性質(zhì)的像素或子區(qū)域集合起來構(gòu)成區(qū)域并不斷擴(kuò)大區(qū)域范圍。基本方法是以一組種子點(diǎn)開始將與種子性質(zhì)相似的相鄰像素附加到生長區(qū)域的每個(gè)種子上，逐步構(gòu)成區(qū)域，在沒有像素滿足加入某個(gè)區(qū)域的條件時(shí)停止生長。種子點(diǎn)的自動(dòng)選擇應(yīng)滿足3 條準(zhǔn)則：

　?、?種子與其鄰域必須有高相似度；② 在想得到的區(qū)域內(nèi)，至少要能產(chǎn)生一顆種子；③ 不同區(qū)域的種子不能連接。

　　經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波處理后，二值圖的視頻運(yùn)動(dòng)車輛區(qū)域有了較好的空域連通性，采用區(qū)域生長法進(jìn)行定位的目的就是要確定出前景目標(biāo)區(qū)域并給予標(biāo)記。本文對(duì)前景區(qū)域采用矩形框進(jìn)行標(biāo)記：在四鄰域連通區(qū)域內(nèi)尋找坐標(biāo)的最大值max（x,y）和最小值min（x,y），據(jù)此在圖像中繪制白色直線段并連接成矩形框。區(qū)域生長法目標(biāo)定位可簡單總結(jié)為以下4 個(gè)步驟[4]:

　?、?將標(biāo)記矩陣C（x,y,tk）初始化為待標(biāo)記的二值圖像（設(shè)種子點(diǎn)灰度值為255）；② 根據(jù)種子點(diǎn)灰度值逐行掃描C（x,y, tk）圖像，若搜索到符合條件的像素點(diǎn)則以其為中心檢查鄰域像素，滿足合并條件的鄰域像素坐標(biāo)壓入堆棧，并設(shè)置為背景點(diǎn)；③ 利用步驟②的前景點(diǎn)位置坐標(biāo)得到目標(biāo)矩形框位置坐標(biāo)（xman,yman）、（xmax,ymax），矩形框坐標(biāo)入棧，返回②；④ 逐個(gè)取出矩形框位置坐標(biāo)，進(jìn)行矩形框繪制。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　為進(jìn)一步說明本文基于DM6446 實(shí)時(shí)視頻運(yùn)動(dòng)車輛檢測系統(tǒng)的實(shí)際檢測效果，本文針對(duì)不同交通視頻序列進(jìn)行了檢測實(shí)驗(yàn)。由于不便在實(shí)際交通現(xiàn)場進(jìn)行效果測試，實(shí)驗(yàn)時(shí)使用新浪S008DVD 機(jī)提供視頻輸入信號(hào)，DVD 機(jī)播放指定的交通視頻序列。DVD 的輸出通過AV 線連接到視頻板的復(fù)合視頻信號(hào)接口，處理結(jié)果由連接在VGA 口的液晶顯示器顯示。本文共用到3組視頻序列： Highway 、Video.long.mjpg 和Hzhighway.其中Highway 來自http://cvrr.ucsd.

　　edu/aton/testbed/,video. long.mjpg 為劉瑞禎編寫的《OpenCV 教程：基礎(chǔ)篇》光盤所提供的測試序列，Hzhighway 為自拍視頻序列。

　　圖4（a）~（d）示意了在DM6446 上進(jìn)行視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測的處理流程。圖5（a）、（b）和（c）分別給出了對(duì)Highway、Video.long.mjpg 及Hzhighway 各視頻測試序列的運(yùn)動(dòng)車輛進(jìn)行檢測的效果。

　　Highway 背景較為簡單，車輛都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)且行進(jìn)方向與攝像機(jī)鏡頭朝向相同，檢測效果較好，雖然存在少量連體問題，但基本定位準(zhǔn)確，如圖5（a）所示，可以看到白色矩形框?qū)④囕v包含在其中，并隨著車輛遠(yuǎn)離攝像機(jī)而逐漸縮小。

　　Video.long.mjpg 取景范圍較小，同時(shí)車輛行駛速度較快，有時(shí)不能完整框住車輛。在自拍序列Hzhighway 中車輛定位準(zhǔn)確但有時(shí)存在矩形框不能框住單一車輛和大小不穩(wěn)定的情況，如圖5（c）所示。經(jīng)過綜合分析得到如下結(jié)論：① 倘若背景更新速度不夠快，易導(dǎo)致當(dāng)停駛車輛變?yōu)楸尘昂笥只謴?fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)背景不能及時(shí)更新為路面的情況。②有些車輛車體顏色與路面相近，在更新時(shí)部分車體會(huì)被誤當(dāng)成背景。

圖4 視頻運(yùn)動(dòng)車輛檢測過程示意圖

圖5 DM6446 視頻運(yùn)動(dòng)車輛檢測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試效果圖。

　　5 結(jié)語

　　本文給出了一種基于DM6446 的視頻運(yùn)動(dòng)車輛檢測系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，描述了系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)的搭建思路。本文所給出的實(shí)驗(yàn)效果說明了本系統(tǒng)的技術(shù)可行性及其良好檢測性能。雖然本系統(tǒng)在幾組視頻測試序列中獲得良好的檢測效果，但本系統(tǒng)對(duì)環(huán)境光照的突變、樹枝搖擺的干擾等仍缺乏適應(yīng)性，算法需做進(jìn)一步考慮，同時(shí)程序也需針對(duì)DM6446 硬件平臺(tái)做進(jìn)一步優(yōu)化，這也是作者進(jìn)一步的研究工作。