基于DM6446的視頻運動(dòng)車(chē)輛檢測系統

　　3.3 形態(tài)學(xué)濾波

　　僅對背景差圖像做二值化處理是不夠的，在二值圖中可能出現因錯判而導致的空洞和細小的噪聲，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)的細節，膨脹可以使裂縫橋接起來(lái)。先腐蝕后膨脹的過(guò)程具有消除細小物體，在纖細點(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(guò)程具有填充物體內部細小空洞、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 像素大小的結構元素先后對二值圖進(jìn)行腐蝕和膨脹操作。

3.4 區域生長(cháng)法目標定位

　　定位是指獲取視頻運動(dòng)目標的空間位置，本文采用區域生長(cháng)法對目標進(jìn)行位置標記。區域生長(cháng)法（Region Growing）是一種有效的圖像分割算法，算法將有相似性質(zhì)的像素或子區域集合起來(lái)構成區域并不斷擴大區域范圍?；痉椒ㄊ且砸唤M種子點(diǎn)開(kāi)始將與種子性質(zhì)相似的相鄰像素附加到生長(cháng)區域的每個(gè)種子上，逐步構成區域，在沒(méi)有像素滿(mǎn)足加入某個(gè)區域的條件時(shí)停止生長(cháng)。種子點(diǎn)的自動(dòng)選擇應滿(mǎn)足3 條準則：

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

　　經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波處理后，二值圖的視頻運動(dòng)車(chē)輛區域有了較好的空域連通性，采用區域生長(cháng)法進(jìn)行定位的目的就是要確定出前景目標區域并給予標記。本文對前景區域采用矩形框進(jìn)行標記：在四鄰域連通區域內尋找坐標的最大值max（x,y）和最小值min（x,y），據此在圖像中繪制白色直線(xiàn)段并連接成矩形框。區域生長(cháng)法目標定位可簡(jiǎn)單總結為以下4 個(gè)步驟[4]:

　?、?將標記矩陣C（x,y,tk）初始化為待標記的二值圖像（設種子點(diǎn)灰度值為255）；② 根據種子點(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(mǎn)足合并條件的鄰域像素坐標壓入堆棧，并設置為背景點(diǎn)；③ 利用步驟②的前景點(diǎn)位置坐標得到目標矩形框位置坐標（xman,yman）、（xmax,ymax），矩形框坐標入棧，返回②；④ 逐個(gè)取出矩形框位置坐標，進(jìn)行矩形框繪制。

　　4 實(shí)驗結果與分析

　　為進(jìn)一步說(shuō)明本文基于DM6446 實(shí)時(shí)視頻運動(dòng)車(chē)輛檢測系統的實(shí)際檢測效果，本文針對不同交通視頻序列進(jìn)行了檢測實(shí)驗。由于不便在實(shí)際交通現場(chǎng)進(jìn)行效果測試，實(shí)驗時(shí)使用新浪S008DVD 機提供視頻輸入信號，DVD 機播放指定的交通視頻序列。DVD 的輸出通過(guò)AV 線(xiàn)連接到視頻板的復合視頻信號接口，處理結果由連接在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(lái)自http://cvrr.ucsd.

　　edu/aton/testbed/,video. long.mjpg 為劉瑞禎編寫(xiě)的《OpenCV 教程：基礎篇》光盤(pán)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)行視頻運動(dòng)目標檢測的處理流程。圖5（a）、（b）和（c）分別給出了對Highway、Video.long.mjpg 及Hzhighway 各視頻測試序列的運動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行檢測的效果。

　　Highway 背景較為簡(jiǎn)單，車(chē)輛都處于運動(dòng)狀態(tài)且行進(jìn)方向與攝像機鏡頭朝向相同，檢測效果較好，雖然存在少量連體問(wèn)題，但基本定位準確，如圖5（a）所示，可以看到白色矩形框將車(chē)輛包含在其中，并隨著(zhù)車(chē)輛遠離攝像機而逐漸縮小。

　　Video.long.mjpg 取景范圍較小，同時(shí)車(chē)輛行駛速度較快，有時(shí)不能完整框住車(chē)輛。在自拍序列Hzhighway 中車(chē)輛定位準確但有時(shí)存在矩形框不能框住單一車(chē)輛和大小不穩定的情況，如圖5（c）所示。經(jīng)過(guò)綜合分析得到如下結論：① 倘若背景更新速度不夠快，易導致當停駛車(chē)輛變?yōu)楸尘昂笥只謴瓦\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(chē)輛車(chē)體顏色與路面相近，在更新時(shí)部分車(chē)體會(huì )被誤當成背景。

圖4 視頻運動(dòng)車(chē)輛檢測過(guò)程示意圖

圖5 DM6446 視頻運動(dòng)車(chē)輛檢測系統實(shí)驗測試效果圖。

　　5 結語(yǔ)

　　本文給出了一種基于DM6446 的視頻運動(dòng)車(chē)輛檢測系統的技術(shù)實(shí)現方案，描述了系統軟硬件平臺的搭建思路。本文所給出的實(shí)驗效果說(shuō)明了本系統的技術(shù)可行性及其良好檢測性能。雖然本系統在幾組視頻測試序列中獲得良好的檢測效果，但本系統對環(huán)境光照的突變、樹(shù)枝搖擺的干擾等仍缺乏適應性，算法需做進(jìn)一步考慮，同時(shí)程序也需針對DM6446 硬件平臺做進(jìn)一步優(yōu)化，這也是作者進(jìn)一步的研究工作。