應用於動態背景中的移動物體影像之偵測與即時追蹤系統

Abstract

隨著時代的遷移，人身財物的安全與保全需求逐漸受到大眾的重視，且基於人力資源越來越珍貴的趨勢，自動化即時監視系統(real-time surveillance system)的研究，成為重要的項目之一，然而目前監視系統所能提供的功能有限，原因在於使用的攝影機是固定式的攝影機，會使得監視範圍產生死角；若攝影機在移動的情形之下，則會使得背景與移動物體同處於移動狀態，增加移動物體偵測的困難度；我們希望除了應用在室內的安全監視外，更希望能在複雜的動態背景之下，可以分辨出移動物體，於是提出在室外場景上偵測移動物體，並且進一步地自動追蹤之系統。 在此論文中，我們建立一個基於電腦視覺的移動物體偵測及自動追蹤系統，在移動物體偵測部分，主要是利用連續影像相減法(temporal frame difference)執行快速的優勢來找出移動的畫素部分，因為背景為動態，我們所得到的移動畫素也會有背景的存在，於是在這之前需加入了全域補償，降低背景的影響，再以區塊為基礎(block-based)，計算每個區塊的移動標準差與移動最大值，統計此2種數值，我們得到移動物體所佔據的區塊，便能藉此擷取出移動物體的樣版資訊，進而追蹤之。 自動追蹤的系統部分，則是利用平均位移演算法(mean shift)，來計算出影像中與移動物體的樣版相似度最高的影像質心位置；其原理是利用樣版中的色彩分佈與候選影像區塊的色彩分佈，找出相似系數(Bhattacharyya coefficient)最高的影像質心位置，尋找的方法則是利用平均位移疊代(mean shift iteration)，它可以準確且快速的計算出與樣版相似度最高的影像質心位置，達到追蹤移動物體的目的。 藉由以上提出的系統，我們可以在複雜的動態背景之下，做到移動物體的偵測與自動追蹤，讓監視系統可執行環境多了更大的範圍與彈性。