学习“背景建模与阴影消除”之后感想

            这学期一开始便着手室内环境单目标的检测和跟踪，并试图分析出其一些如徘徊、跛行、曲线行走、跌倒等典型的行为来。由于网络上一时间找不到适合的视频源，不得已，自己组织设备拍了一些，做为我的实验材料， 可惜由于经费问题吧，设备不甚精良，图像满是水纹不说，连录制出视频的帧率都不稳定！！！ 这可给我后续处理带了莫大麻烦，教训哪.....

           一开始是基于“VS2010 +OpenCV2.3.1”平台，用最简单的减背景的方法实现之，效果不甚好，有两大主要原因：阈值大小难选定、阴影没能消除。 导师对这个倒没有什么多的指示，说是“你们现在用的都是最基本的，还谈不上用了什么方法”。但是，对软件呈现的界面倒是点评和训示了半天，应当如何如何，应当怎么怎么......结果，我就又折回去 搞了几天的MFC。   说到要在MFC中应用基于OpenCV的方法实现图像的展示， 网络上的东东乱七八糟，莫衷一是，害我查找、比较、筛选了半天，都没有一个能直接搬来使用的例程，结果还是找来CvvImage类，直接用DrawToHDC()方法画到Picture控件上，画面还竟然能自适应，效果还不错，呵呵......但我一直有个小疑问，就是，这个CvvImage类还是蛮好用的嘛，为什么在OpenCV新版本里反而去除呢？  是不是有了更好的显示方式？   baidu google 没甚结果，那就随它去吧.......

 

           闲话少说开始入题。
           先讲背景建模。
           对图像中的每一个像素位置点所出现的灰度值的概率/频率情况按一定方法进行估计/描述出来，这就是背景建模，它的一个基本假设前提是“接近背景的灰度值出现的频率要多”，换句话说，不怎么经常出现的灰度值的出现就是异常，应当归为前景，如此，就实现了活动目标的提取。 因此，基于概率密度的思想，对于这样一组随机数序列，先是对出现的灰度值次数进行统计，得出灰度直方图，而后采用参数模型法（像单个高斯模型、混合高斯模型）、非参数模型法（如基于Parzen窗的非参数密度估计）以及其它（灰度归并、码本）。  但我还是比较钟爱单个高斯模型的简易推广版本：采用滑动平均值法对每个像素点建立一个较稳定的均值点，然后全局共享一个预定的或者动态的阈值。最大特点是，够简单够快速，应用于家居室内这样背景比较稳定的场合还是蛮不错的选择。 相对于其它方法，在背景提取和更新过程中，对所有的灰度值均是一视同仁，没有差别对待，不抛弃不放弃，共同全力于一点，这样就注定了它的稳定与笨重两种对立性质同时存在，局限了它的应用范围；其它方法，则是通过建立多个中心点、嫌弃零散点等方式较灵活的适应复杂环境的变化。
 
             现讲背景更新。
            背景更新就是对已经建立起来的描述系统进行参数调整优化，以自动适应环境的变迁。对于光线缓慢变化的更新的策略有：随动/定时、有选择/不选择等；对于光线突变的情形，一般都是采用整体重构。在滑动平均值法更新背景中，可以不排除前景值，来者有份嘛，光线平缓时，更新速率保持恒定的低水平，光线突变时，更新速率也随之提高到较高水平，然后较快下降到正常低水平，几帧的功夫就完成了，完成不了的，就跟硬件有很大关系啦，呵呵，比如室内晚上突然关灯，一般的摄像机均会切换拍摄模式，好的能快速稳定，差的半天稳定不了，再好的算法也应当无能无力吧？  前面提到的那些复杂的背景模型所依赖的基本假设都满足不了，它还能说准么？

 

             最后讲讲阴影消除。
            阴影这东西，真是令人恼火，老跟着运动目标一起跑，想不消灭它都不行。但， 消灭它却也是相当不容易的事，君不见到现在还时不时冒出个关于消灭阴影的论文么？
            通常思路是基本颜色空间想办法，像HSV是被研究得最多的， 其次是RGB，最后是Gray。 这一类的主要线索是阴影的物理特性：同一处有无阴影的差异在于 色调S或者说R:G:B比值 保持基本不变，但亮度V或者说R+G+B总和 会下降。 并且相应的阈值得到了统一和认可。适用范围比较宽广。
            基于纹理的，如LBP及改进型，感觉效果不大好，只对运动边缘敏感，但又不精确，在平坦区域根本就没有什么办法区分开来。对于对比度较大的阴影边缘也会当做目标检测出。适应范围比较狭小。
             当然还有基本边缘+填充、基于形状的车辆阴影分割线查找等等针对特殊场景特殊应用的方法。 

            总体来说，阴影，它是有许多特点或性质，但它的这些特质总会有与目标相近的，去得狠时，目标就不那么完整了。所以，人们一直在力图找出发现阴影更多特性，组合使用，以便去除更多阴影的同时保护目标的完整性。

             到此，要说的基本都写下，时间也到了深夜，收工！