Background modeling and foreground objects detection in sequences of images from static video cameras

Piotr Zbigniew Graszka

Abstract

The main goal of this thesis is to propose new methods for background modeling and foreground objects detection. The proposed methods take advantage of the strengths of the most commonly used solutions to the background modeling problem. At the same time, they try not to replicate any of the weaknesses of the well known approaches. To achieve that, the new methods take into account and properly use the color information, as well as spatial correlations in the image. Moreover, they update the background model in a way that compensates light reflexes together with shadows that occur in video sequences. Simultaneously they try to prevent emergence of excessive noises and distortions. In this thesis the analysis and testing of the most commonly used background modeling methods were conducted. Nine new methods were proposed on the basis of the findings. The new methods exceed many of the known and often used approaches to the problem in terms of both quality of the results, and the speed of work. All of the described methods were implemented in a test application called "Background Modeling". The application was then used to conduct both qualitative and quantitative tests. 30 video sequences from publicly obtainable data bases and 16 own video sequences were used for the evaluation. In total, 51 different background modeling methods were tested. On the basis of the results of the tests, conclusions were drawn and discussed. Six best background modeling methods (in terms of quality and speed) were chosen – three of them are original solutions proposed in this thesis. Furthermore, a way of selecting one of the six mentioned methods was proposed and discussed depending on a potential practical application.
Rodzaj dyplomuPraca doktorska
Autor Piotr Zbigniew Graszka (WEiTI / II)
Piotr Zbigniew Graszka
- Instytut Informatyki
Tytuł w języku polskimModelowanie tła oraz detekcja obiektów pierwszoplanowych w sekwencjach obrazów pochodzących ze statycznych kamer wideo
Językpl polski
Jednostka dyplomującaWydział Elektroniki i Technik Informacyjnych (WEiTI)
Dyscyplina naukiinformatyka / dziedzina nauk technicznych / obszar nauk technicznych
Data rozpoczęcia24-06-2014
Data obrony11-10-2016
Data zakończenia 25-10-2016
Promotor Jan Zabrodzki (WEiTI / II)
Jan Zabrodzki
- Instytut Informatyki
Recenzenci zewnętrzni Gorgoń Marek - Akademia Górniczo-Hutnicza (AGH)
Gorgoń Marek
-

Waldemar Rakowski - Politechnika Białostocka (PB)
Waldemar Rakowski
-
Paginacja 155
Słowa kluczowe w języku polskimmodelowanie tła, detekcja obiektów pierwszoplanowych, przetwarzanie obrazów, rozpoznawanie obrazów, wizja komputerowa
Słowa kluczowe w języku angielskimbackground modeling, foreground objects detection, image processing, image recognition, computer vision
Streszczenie w języku polskimGłównym celem rozprawy jest zaproponowanie nowych metod modelowania tła oraz detekcji obiektów pierwszoplanowych. Proponowane metody łączą zalety najczęściej wykorzystywanych rozwiązań problemu modelowania tła starając się nie powielać ich wad. W tym celu nowe metody biorą pod uwagę i odpowiednio wykorzystują informacje o kolorze oraz korelacje przestrzenne obrazu, a także odpowiednio aktualizują model tła tak, aby skompensować refleksy świetlne oraz cienie występujące w analizowanych sekwencjach wideo, równocześnie nie dopuszczając do powstawania nadmiernych szumów oraz przekłamań. W pracy przeprowadzono analizę oraz testy najczęściej spotykanych metod modelowania tła, a następnie na podstawie wniosków płynących z przeprowadzonych eksperymentów zaproponowano dziewięć nowych metod, które zarówno jakością zwracanych wyników jak i szybkością pracy przewyższają wiele spośród znanych dotąd i często wykorzystywanych rozwiązań omawianego problemu. Wszystkie opisane w pracy metody zostały zaimplementowane w aplikacji testowej „Background Modeling”, która posłużyła do wykonania testów jakościowych i ilościowych. Testy zostały przeprowadzone z wykorzystaniem 30 sekwencji wideo pochodzących z publicznych baz danych oraz 16 sekwencji własnych. W sumie przetestowanych zostało 51 różnych metod modelowania tła. Na podstawie otrzymanych wyników wyciągnięto i opisano wnioski oraz wytypowano sześć najlepszych pod względem jakości i szybkości metod modelowania tła spośród wszystkich przetestowanych – trzy z nich to autorskie rozwiązania zaproponowane w ramach tej rozprawy. Zaproponowano i omówiono również sposób doboru jednej z sześciu wytypowanych wcześniej najlepszych metod modelowania tła w zależności od wymogów potencjalnego zastosowania.
Klasyfikacja PKT4100
Klasyfikacja KBN28 Informatyka
Klasyfikacja europejska80-30
Plik pracy
Graszka_doktorat.pdf 46.64 MB
Recenzje
Recenzja pracy Piotra Graszki wykonana przez prof. dr hab. inż. Marka Gorgonia z dnia 7.09.2016 12.53 MB
Recenzja pracy Piotra Graszki wykonana przez dr hab. inż. Waldemara Rakowskiego z dnia 1.08.2016 2.7 MB
Inne pliki
abstract-Graszka.docx 13.93 KB
streszczenie-Graszka.docx 13.93 KB

Pobierz odnośnik do tego rekordu

Powrót