基于自适应背景模型人体运动检测.pdfVIP

( ) 北京大学学报 自然科学版 ,第 40 卷 ,第 3 期 ,2004 年 5 月 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis , Vol. 40 , No. 3 (May ,2004) 基于自适应背景模型的全方位视觉 1) 人 体 运 动 检 测 皮文凯 　刘 　宏 　查红彬 (北京大学信息科学技术学院 ,视觉与听觉信息处理国家重点实验室 ,北京 ,100871) 摘 　要 　设计了一种新的全方位视觉系统 ,用来在室内对多个人体目标进行实时运动检测。系统 中使用全方位摄像机作为图像采集设备 ,能在一幅图像中获取水平方向 360°的环境信息。在检测 开始之前 ,首先由摄像机对无人环境持续观测一段时间 ,建立背景的统计模型 ;在检测开始之后 , 将每一时刻全方位摄像机采集到的图像变换成柱状全景图像 ,再利用背景的统计模型 ,通过自适 应的动态背景减除算法得到前景区域 , 同时在线更新背景模型。最后进行区域分割 ,确定人体的 位置。试验结果表明 ,该系统在复杂背景的室内环境下 ,有较好的实时性和检测效果。 关键词 　运动检测 ; 人体跟踪 ; 全方位摄像机 ; 自适应背景减除 中图分类号 　TP 39141 0 　引　言 ( ) ( ) 用计算机视觉实现人体运动检测在智能监控 smart surveillance ,虚拟现实 virtual reality , ( ) ( ) ( 高级用户接口 advanced user interfaces ,运动分析 motion analysis 和基于模型的编码 model based image coding) 等方面有着广泛的应用[1 ] 。实现机器视觉的主要途径分单目视觉、双目视 觉、多目视觉和全方位视觉。传统的人体运动视觉分析系统大都采用单目视觉[2 ] ,它的不足在 于 , 由于单个摄像机的观察范围有限,人体的部分或全部很容易移出这个范围 ,这时跟踪就可 能失败。双目、多目视觉系统利用了两个或多个安放在不同位置的摄像机[3 ,4 ] , 以达到视觉信 息互补 ,扩大观察范围。但是怎样处理在不同的摄像机坐标系下图像特征的配准至今仍是一 个难题。还有一种方法是通过机械控制使一个普通的摄像机在水平方向转动 ,将各个角度采 集到的图像进行拼接 ,得到一幅全景图像[5 ] 。这也是早期的全方位摄像机的模型。但是机械 控制是非常耗时的操作 ,故而这种方式只能采集静态图像 ,而很难实现一些实时检测的任务。 本文的系统中用到了近年来开发出的一种新型的全方位摄像机[6 ,7 ] ,可以在一幅图像中获 取水平方向 360°的环境信息。这种全方位摄像机主要由一个 CCD 摄像机和正对着摄像头的 一个双曲面反光镜组成 ,如图 1 所示。反光镜将水平方向 360°的景象反射给 CCD 摄像机 ,最 后生成全方位图像。这种全方位摄像机在对室内全景实时处理要求下 ,是一种高效、可靠的信 息采集途径。 ) ( ) ( ) 　1 国家“863”项目 2001AA422200 和国家自然科学基金资助项目 收稿日期 :; 修回日期 : 458 　第 3 期 皮文凯等 : 基于自适应背景模型的全方位视觉人体运动检测 　 另一方面 ,运动检测的关键是对序列图像将变化区域从背景图像中提取出