混合高斯背景建模的飞机目标检测

clear I=imread('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\原始图像\原始图像15.jpg'); % 读入第一帧作为背景帧 fr_bw = I; [height,width] = size(fr_bw); %求每帧图像大小 fg = zeros(height, width); %定义前景和背景矩阵 bg_bw = zeros(height, width); C = 3; % 单高斯模型的个数(通常为3-5) M = 2; % 代表背景的模型个数 D1 = 2.5; % 偏差阈值 D2 = 1.5; % 偏差阈值 alpha = 0.04; % 学习率 thresh = 0.2; % 前景阈值 sd_init = 6; % 初始化标准差 w = zeros(height,width,C); % 初始化权重矩阵 mean = zeros(height,width,C); % 像素均值 sd = zeros(height,width,C); % 像素标准差 u_diff = zeros(height,width,C); % 像素与某个高斯模型均值的绝对距离 p = alpha/(1/C); % 初始化p变量，用来更新均值和标准差 rank = zeros(1,C); %各个高斯分布的优先级（w/sd) Match=zeros(height,width,C); pixel_depth = 8; % 每个像素8bit分辨率 pixel_range = 2^pixel_depth -1; % 像素值范围[0,255] for i=1:height for j=1:width for k=1:C if(k==1) mean(i,j,k) = double(fr_bw(i,j)); %初始化第k个高斯分布的均值 w(i,j,k) = 0.5; % 初始化第k个高斯分布的权重 sd(i,j,k) = sd_init; else mean(i,j,k) = 0.25; %初始化第k个高斯分布的均值 w(i,j,k) = 0.2; % 初始化第k个高斯分布的权重 sd(i,j,k) = sd_init; % 初始化第k个高斯分布的标准差 end end end end frame_num=77;%帧数 for N = 15:frame_num if(N>30) alpha = 0.02; % 减小学习率 end filename=[strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\原始图像\',strcat('原始图像',int2str(N))),'.jpg']; I1=imread(filename, 'jpg'); % 依次读入各帧图像 fr_bw =I1; % 计算新像素与第m个高斯模型均值的绝对距离 for m=1:C u_diff(:,:,m) = abs(double(fr_bw) - double(mean(:,:,m))); end % 更新高斯模型的参数 for i=1:height for j=1:width match = 0; %匹配标记; for k=1:C if (abs(u_diff(i,j,k)) <= D1*sd(i,j,k)) % 像素与第k个高斯模型匹配 match = 1; %将匹配标记置为1 % 更新权重、均值、标准差、p Match(i,j,k)=1; w(i,j,k) = (1-alpha)*w(i,j,k) + alpha; p = alpha/w(i,j,k); mean(i,j,k) = (1-p)*mean(i,j,k) + p*double(fr_bw(i,j)); sd(i,j,k) = sqrt((1-p)*(sd(i,j,k)^2) + p*((double(fr_bw(i,j)) - mean(i,j,k)))^2); else % 像素与第k个高斯模型不匹配 w(i,j,k) = (1-alpha)*w(i,j,k); %略微减少权重 Match(i,j,k)=0; end end % 像素值与任一高斯模型都不匹配，则创建新的模型 if (match == 0) [min_w, min_w_index] = min(w(i,j,:)); %寻找最小权重 w(i,j,rank_ind(C))=w(i,j,min_w_index); mean(i,j,rank_ind(C)) = double(fr_bw(i,j));%初始化均值为当前观测像素的均值 sd(i,j,rank_ind(C)) = sd_init; %初始化标准差为6 end num=0; for k=1:C num = num+ w(i,j,k); end w(i,j,:) = w(i,j,:)/num; rank = w(i,j,:)./sd(i,j,:); % 计算模型优先级 rank_ind = [1:1:C];%优先级索引 for m=1:C for n=m:C if(rank(m)<rank(n)) temp=rank_ind(n); rank_ind(n)=rank_ind(m); rank_ind(m)=temp; end end end W_total=0; for k=1:C W_total=W_total+w(i,j,rank_ind(k)); if(W_total>0.5) M=k; break; end end bg_bw(i,j)=0; for k=1:M bg_bw(i,j) = bg_bw(i,j)+(mean(i,j,rank_ind(k))*w(i,j,rank_ind(k))/W_total); end fg(i,j)=abs(double(fr_bw(i,j))-double(bg_bw(i,j))); end end bg_bw=uint8(bg_bw); fg=uint8(fg); subplot(1,3,1) imshow(fr_bw); title('原始图像'); subplot(1,3,2) imshow(bg_bw); title('高斯背景'); subplot(1,3,3) imshow(fg); title('飞机目标'); drawnow; imwrite(bg_bw,strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\高斯建模\高斯背景15\改进\','高斯背景',int2str(N),'.jpg')); imwrite(fg,strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\高斯建模\高斯检测15\改进\','高斯背景建模检测',int2str(N),'.jpg')); end clear all figure for i=15:77 filename1 = strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\原始图像\','原始图像',int2str(i),'.jpg');%读取文件 filename2 = strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\高斯建模\高斯检测15\改进\','高斯背景建模检测',int2str(i),'.jpg'); fg= imread(filename1); f = imread(filename2); %读取图像 f=im2bw(f,0.15); %二值化 imshow(f); %显示当前帧 [rows,cols]=size(f); %图像大小 cou=1; %上下边界标志 toplen=260; tpln=0; leftsi=556; lftln=0; hold on %画网格 for h=1:rows for w=1:cols if(f(h,w)>0.5) %飞机区域 toplen = h; %更新边界 if (cou == 1) %是上边界 tpln=toplen; %记录上边界纵坐标 cou=0; %已记录上边界 end end end end coun=1; %左右边界标志 for w=1:cols for h=1:rows if(f(h,w)>0.5) %飞机区域 leftsi = w; %更新边界 if (coun == 1) %是左边界 lftln=leftsi; %记录左边界横坐标 coun=0; %已记录左边界 end end end end widh=leftsi-lftln; %飞机区域宽度 heig=toplen-tpln; %飞机区域高度 widt=widh/2; heit=heig/2; with=lftln+widt; %飞机中心点横坐标 heth=tpln+heit; %飞机中心点纵坐标 rectangle('Position',[lftln tpln widh heig],'EdgeColor','r'); %飞机画矩形框 plot(with,heth, 'r*'); %标记飞机中心点 saveas(gcf,strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\高斯建模\高斯检测画框15\改进\','高斯画框',int2str(i),'.jpg')); imshow(fg); rectangle('Position',[lftln tpln widh heig],'EdgeColor','r'); %飞机画矩形框 plot(with,heth, 'r*'); %标记飞机中心点 saveas(gcf,strcat('e:\毕设\用于答辩、报告、实验数据保存\保存图像\下载2\高斯建模\原始图像高斯画框15\改进\','原始图像高斯画框',int2str(i),'.jpg')); drawnow; %刷新屏幕 hold off %去除网格 end;