python+opencv移动侦测(帧差法)

1.帧差法原理

移动侦测即是根据视频每帧或者几帧之间像素的差异,对差异值设置阈值,筛选大于阈值的像素点,做掩模图即可选出视频中存在变化的桢。帧差法较为简单的视频中物体移动侦测,帧差法分为:单帧差两桢差、和三桢差。随着帧数的增加是防止检测结果的重影。

2.算法思路

文章以截取视频为例进行单帧差法移动侦测

在这里插入图片描述

3.python 实现代码

def threh(video,save_video,thres1,area_threh):
    cam = cv2.VideoCapture(video)#打开一个视频
    input_fps = cam.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
    ret_val, input_image = cam.read()
    index=[]
    images=[]
    images.append(input_image)
    video_length = int(cam.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))
    input_image=cv2.resize(input_image,(512,512))
    ending_frame = video_length
    fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
    out = cv2.VideoWriter(save_video,fourcc, input_fps, (512, 512))
    gray_lwpCV = cv2.cvtColor(input_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    gray_lwpCV = cv2.GaussianBlur(gray_lwpCV, (21, 21), 0)
    background=gray_lwpCV

# es = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (9, 4))

    i = 0 # default is 0
    outt=[]
    while(cam.isOpened()) and ret_val == True and i <2999:
        ## if i % 2==1:
        ret_val, input_image = cam.read()
        input_image=cv2.resize(input_image,(512,512))
        gray_lwpCV = cv2.cvtColor(input_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        gray_lwpCV = cv2.GaussianBlur(gray_lwpCV, (21, 21), 0)
        diff = cv2.absdiff(background, gray_lwpCV)
        outt.append(diff)
        #跟着图像变换背景
        tem_diff=diff.flatten()
        tem_ds=pd.Series(tem_diff)
        tem_per=1-len(tem_ds[tem_ds==0])/len(tem_ds)
        if (tem_per <0.2 )| (tem_per>0.75):
            background=gray_lwpCV
        else:
            diff = cv2.threshold(diff, thres1, 255, cv2.THRESH_BINARY)[1]
            ret,thresh = cv2.threshold(diff.copy(),150,255,0)
            contours, hierarchy = cv2.findContours(thresh,cv2.RETR_EXTERNAL,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
        #     contours, hierarchy = cv2.findContours(diff.copy(), cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
            for c in contours:
                if (cv2.contourArea(c) < area_threh) | (cv2.contourArea(c) >int(512*512*0.3) ) :      # 对于矩形区域,只显示大于给定阈值的轮廓(去除微小的变化等噪点)
                    continue
                (x, y, w, h) = cv2.boundingRect(c) # 该函数计算矩形的边界框
                cv2.rectangle(input_image, (x, y), (x+w, y+h), (0, 255, 0), 2) 
                index.append(i)
        #     cv2.imshow('contours', input_image)
        #     cv2.imshow('dis', diff)
        out.write(input_image)
        images.append(input_image)
        i = i+1
    out.release()
    cam.release()
    return outt,index,images```
##调取函数
outt=threh('new_video.mp4','test6.mp4',25,3000)
在视频处理领域,移动侦测是一个常见的需求,而帧差法是实现该功能的技术之一。要通过PythonOpenCV利用帧差法检测视频中的移动物体,首先需要熟悉OpenCV库和视频处理的相关知识。 参考资源链接:[Python+OpenCV帧差法详解的移动侦测实战教程](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/6412b793be7fbd1778d4ac94?spm=1055.2569.3001.10343) 实现多帧差分法通常涉及以下几个步骤: 1. 使用`cv2.VideoCapture`函数打开视频文件或摄像头,获取视频流。 2. 读取视频的第一帧作为参考帧,可能需要对参考帧进行预处理,比如转换为灰度图,进行高斯模糊等。 3. 根据要实现的帧差法类型(单帧差、两帧差或三帧差),循环读取后续的视频帧。 4. 对每一帧进行相同的预处理操作,然后与参考帧进行差分计算。 5. 应用阈值操作将差分结果转换为二值图像,其中白色表示移动区域,黑色表示静止区域。 6. 对二值图像进行形态学操作(如膨胀、腐蚀),以去除噪声和填补物体内部的空洞。 7. 将处理后的结果输出到新的视频文件或者显示在界面上。 例如,对于两帧差法,可以使用以下的代码段来计算两帧之间的差异: ```python import cv2 import numpy as np # 打开视频 cap = cv2.VideoCapture('path_to_video.mp4') ret, frame1 = cap.read() ret, frame2 = cap.read() while cap.isOpened(): diff = cv2.absdiff(frame1, frame2) gray = cv2.cvtColor(diff, cv2.COLOR_BGR2GRAY) blur = cv2.GaussianBlur(gray, (5, 5), 0) _, thresh = cv2.threshold(blur, 20, 255, cv2.THRESH_BINARY) dilated = cv2.dilate(thresh, None, iterations=3) contours, _ = cv2.findContours(dilated, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE) # 在这里可以处理轮廓,例如绘制轮廓或进行其他分析 # ... # 更新帧 frame1 = frame2 ret, frame2 = cap.read() if not ret: break cap.release() cv2.destroyAllWindows() ``` 在上述代码中,我们使用了绝对差值函数`cv2.absdiff`来计算两帧的差异,并通过一系列图像处理操作来提取移动物体的轮廓。 对于帧率控制和更复杂的场景处理,你还可以考虑引入掩模图来减少误报。掩模图可以是一个静态背景图像,也可以是通过对视频的多帧分析而得到的动态背景图像。 为了更深入地理解和应用帧差法,我推荐参考《Python+OpenCV帧差法详解的移动侦测实战教程》。这本书详细介绍了帧差法的原理和应用,并通过实战教程帮助读者掌握移动侦测的实现。此外,它还提供了处理不同场景和需求下的移动侦测技巧,如自定义阈值的设置和参数调整。通过学习这份资源,你将能更好地运用OpenCV进行视频分析和处理。 参考资源链接:[Python+OpenCV帧差法详解的移动侦测实战教程](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/6412b793be7fbd1778d4ac94?spm=1055.2569.3001.10343)
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