計算機學(xué)院畢業(yè)論文開題報告模板(2023)-圖文

1、學(xué)生學(xué)號:1272406056 計算機學(xué)院本科畢業(yè)論文開題報告運動檢測方法的研究學(xué)生姓名:胡萬俊指導(dǎo)教師:孫紅光所學(xué)專業(yè):計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)類別:師范年級:2023 級研究方向圖象處理東北師范大學(xué)計算機學(xué)院2023 年03月填表說明和要求1. 封面的專業(yè)類別按師范類或普通類填寫。2. 文獻綜述報告不少于1200字,報告總體為3000字左右。3. 參考文獻一般不少于10篇,須包含相當比例的學(xué)術(shù)研究論文,不可全部為圖書類文獻。4. 報告書寫要參照本模板的標準,正文局部使用宋體5號字;報告采用計算機打印,左測裝訂,開題報告評審表裝訂在報告的最后一頁。5. 成果形式的類別可包括方法、算法理論、系統(tǒng)軟

2、件、硬件系統(tǒng)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)等。6. 完成論文的截止日期為畢業(yè)學(xué)期的5月31日,可按此日期安排論文進度。一、文獻綜述(選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等1.題目來源(問題的提出隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的飛速開展,人們對平安技術(shù)防范的要求也越來越高。二十世紀八十年代末到九十年代中期,隨著各種新型安保觀念的引入,社會各部門、各行業(yè)及居民小區(qū)紛紛建立起了各自獨立的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。然而,傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控受到當時技術(shù)開展水平的限制,監(jiān)控系統(tǒng)大多只能在現(xiàn)場進行模擬電視監(jiān)視,視頻信息存儲到錄像帶上,如果是監(jiān)控的地點比較多,要求錄像的數(shù)據(jù)保存時間長,錄像帶的數(shù)量就會變的驚人,整個查詢、檢索工作變的很復(fù)雜

3、,管理運營本錢增加,而且還會出現(xiàn)錄像帶時間長了或轉(zhuǎn)錄次數(shù)多了時圖像質(zhì)量變差的問題。隨著編解碼技術(shù)的開展,特別是MPEG4/H264編解碼技術(shù)的成熟,越來越多的用戶采用了數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),實時壓縮多路視頻,并存儲到硬盤上,錄像信息以數(shù)字形式存放在硬盤上。由于計算機屏幕尺寸有限,在同時顯示多路視頻時每一路預(yù)覽的畫面都比較小,這一點不利于工作人員及時發(fā)現(xiàn)一些細小的隱蔽的平安隱患問題;而且智能化在數(shù)字平安防范領(lǐng)域也得到越來越多的應(yīng)用,在某些監(jiān)控的場所對平安性要求比較高,需要對運動的物體進行及時的檢測和跟蹤,因此我們需要一些精確的圖像檢測技術(shù)來提供自動報警和目標檢測。2.選題的目的和意義目的:繼承前人視

4、頻圖像研究的成果,熟知幾種普遍視頻處理技術(shù),著重掌握其視頻檢測方法,在理解掌握的根底上編程實驗,完成根本的視頻檢測的代碼意義:a了解數(shù)字視頻與人們的密切關(guān)系,隨著科技的開展,視頻通信中的“面對面信息交流方式是一種最直接、最直觀、最生動的交流方式,給人們的生活帶來的巨大的變化。b理解并掌握圖象處理分支的視頻處理的一般方法,如:運動估計,運動補償?shù)?。尤其重要的一點就是,掌握運動檢測的相關(guān)算法。c利用所學(xué)的知識,結(jié)合視頻處理技術(shù),為人們的生活做奉獻。3.國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀:圖象視頻通信技術(shù)的開展經(jīng)歷了幾個不同的開展階段,最初的視頻同例子是1964在美國紐約的國際博覽會上展出的模擬可視 ,并

5、在20 世紀70年代初提出了傳送黑白靜止或活動圖象的點對點可視 業(yè)務(wù)的商業(yè)應(yīng)用。之后在20世紀80年代初,日本制定了在模擬網(wǎng)上傳送黑白靜止圖象的可視 的TTC標準,并研發(fā)出滿足該標準的圖象通信設(shè)備,圖象顯示清晰度為100100,每56秒鐘傳送一幅圖象。然而20世紀70年代初和80年代初這兩次視頻通信研究,開展的高潮由于種種原因未能持續(xù),在隨后的一段時間里,圖象,視頻開展的步伐比較緩慢。一直到20世紀到90年代,計算機技術(shù),信息技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他的相關(guān)技術(shù)的餓開展突飛猛進,進入了信息的數(shù)字化時代,在這階段,視頻壓縮技術(shù)得到快速的開展,特別是視頻,音頻編解碼,多媒體通信等方面的國際標準不斷推出

6、,有利促進了視頻通信技術(shù)走出實驗室,進入了實用化階段。如:視頻會議,可視 ,視頻監(jiān)控等應(yīng)用日益廣泛。國內(nèi)研究現(xiàn)狀:目前國內(nèi)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)開展迅速,嵌入式系統(tǒng)更是由于其本錢低、穩(wěn)定性高、可維護性強等優(yōu)勢而成為新的開展方向。就壓縮技術(shù)來看,主要采用MJPEG、MPEG-1和MPEG-4,其中MPEG-4在壓縮方法上遠遠優(yōu)于其他2種,在錄像存儲容量、清晰度、幀率可調(diào)及網(wǎng)絡(luò)傳輸上都有大幅度的提高,因此已成為目前開展的熱點。運動目標的檢測和跟蹤是視頻監(jiān)控中的重要技術(shù),現(xiàn)在的運動目標檢測和跟蹤技術(shù)包括幀差法、光流法、統(tǒng)計學(xué)方法和貝葉斯分割法等,在視頻監(jiān)控中主要應(yīng)用的是幀差法。這些方法都是基于象素進行處

7、理的,而且脫離了壓縮技術(shù),運算量和復(fù)雜度都比較大,不適合嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)。由于MPEG-4將對象按運動、形狀、紋理三類信息進行編碼,運動信息編碼主要是通過運動估計和補償來完成。其中運動估計就是在參考畫面上搜尋最相似的方塊,并確定二塊相對位置的變化,即確定運動矢量MV的過程。而運動目標的檢測就是要將運動的物體與背景進行區(qū)分。所以可以充分利用二者的聯(lián)系,將MPEG-4編碼中運動估計所得到的運動矢量信息作為檢測依據(jù)的根本信息,這樣無須再增加額外的運算和存儲就能獲取整幀圖像的所有運動信息。運動檢測是指在指定區(qū)域能識別圖像的變化,檢測運動物體的存在并防止由光線變化帶來的干擾。但是如何從實時的序列圖像中

8、將變化區(qū)域從背景圖像中提取出來,還要考慮運動區(qū)域的有效分割對于目標分類、跟蹤等后期處理是非常重要的,因為以后的處理過程僅僅考慮圖像中對應(yīng)于運動區(qū)域的像素。然而,由于背景圖像的動態(tài)變化,如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響,使得運動檢測成為一項相當困難的工作。(格式運動檢測原理:早期的運動檢測如MPEG1是對編碼后產(chǎn)生的I幀進行比較分析,通過視頻幀的比較來檢測圖像變化是一種可行的途徑。原理如下:MPEG1視頻流由三類編碼幀組成,它們分別是:關(guān)鍵幀(I幀,預(yù)測幀(P幀和內(nèi)插雙向幀(B幀。I幀按JPEG標準編碼,獨立于其他編碼幀,它是MPEG1視頻流中唯一可存取的幀,每12幀出現(xiàn)一次。截取連續(xù)的I幀

9、,經(jīng)過解碼運算,以幀為單位連續(xù)存放在內(nèi)存的緩沖區(qū)中,再利用函數(shù)在緩沖區(qū)中將連續(xù)的兩幀轉(zhuǎn)化為位圖形式,存放在另外的內(nèi)存空間以作比較之用,至于比較的方法有多種。此方法是對編碼后的數(shù)據(jù)進行處理,而目前的MPEG1/MPEG4編碼都是有損壓縮,比照原有的圖象肯定存在誤報和不準確的現(xiàn)象。4.主要參考文獻1 郝彥斌基于視頻序列圖象的運動目標檢測與跟蹤. 大連理工大學(xué), 20232 許正榮運動目標的模擬. 合肥工業(yè)大學(xué), 20233 劉慶濤紅外運動目標分割技術(shù)方法研究與電路系統(tǒng)實現(xiàn). 南京理工大學(xué), 20234 高大山智能交通系統(tǒng)中運動目標檢測方法的研究. 清華大學(xué), 20025 王頻佳 REAL-TIME

10、 PCR檢測弓形蟲方法學(xué)的建立及初步應(yīng)用. 重慶醫(yī)科大學(xué), 20236 劉峰視頻圖象編碼技術(shù)與國際標準7 英Iain E.G.Richardson H.264和MPEG-4視頻壓縮:新一代多媒體的視頻編碼技術(shù)?8 盧峰數(shù)字視頻設(shè)計與制作技術(shù)9 精英科技視頻壓縮與音頻編碼技術(shù)10 英Iain E.G.Richardson 視頻編解碼器設(shè)計:開發(fā)圖象與視頻壓縮系統(tǒng)11 胡曉峰等多媒體技術(shù)教程二、研究方案1.研究目標、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究目標:在認真研讀各方面的相關(guān)資料,著作和論文的根底上,參考MPEG4運動視頻圖象處理標準,著重研究視頻運動檢測方法,進行編程實驗,最終完成運動檢測方法的完

11、整代碼。研究內(nèi)容:本課題主要以數(shù)字圖象處理技術(shù)和數(shù)字信號理論為根底,利用MATLAB為實現(xiàn)軟件,主要研究運動估計和運動補償?shù)冗\動檢測方法。a.運動估計:根據(jù)楨間的運動信息得到楨內(nèi)像素點的運動矢量(Motion Vector,MV。視頻處理系統(tǒng)中,運動估計是非常重要的一個環(huán)節(jié),它可以廣泛應(yīng)用于視頻壓縮,格式轉(zhuǎn)換和濾波等。在去隔行中,運動估計好壞直接影響到變換后的效果。b.運動補償:根本原理是假設(shè)像素沿著一個軌跡運動時,它的亮度依然保持不變。運動補償?shù)暮诵暮颓疤崾沁\動估計,運動估計用方向和大小兩個參數(shù)描述檢測到的視頻流中的運動,并把檢測到的運動和產(chǎn)生此運動的物體的具體位置一一對應(yīng),從而產(chǎn)生二維運動

12、矢量場。c.主要的運動檢測方法如以下圖:運動檢測方法思想可以不寫 因為研究內(nèi)容各小點已經(jīng)寫了 這個自己衡量吧 運動估計的思想:1 基于像素的運動估計:是要每一個像素的MV ,運算量非常大,進而提出了像素遞歸算法。在像素遞歸算法中,MV 是遞歸得出的。當前像素的MV 是由在此之前已經(jīng)編碼的鄰近像素的MV 值或當前像素鄰場內(nèi)的運動估計線性組合來表示的,依據(jù)該像素上的位移楨差(DFD 的梯度最小值對預(yù)測作進一步修正。2 基于塊的運動估計:是把圖象分割成許多小塊,只要每一個塊足夠小那么每個塊內(nèi)的運動變化就可以很好的用一個簡單模型表征,塊內(nèi)的像素看作具有相同的運動矢量。相位相關(guān)法和塊匹配法都可以確定塊位

13、移。3 多分辨率運動估計:各種運動估計的方法可以簡化為求解一個誤差最小化問題。但是最小化函數(shù)遺憾有許多局部最小,不容易到達全局最小,除非它接近所選擇的初試解,而且最小化過程所涉及的計算量很大。用多分=分辨率的方法一依次精細的分辨率搜索最優(yōu)化問題的解。運動補償?shù)乃枷?1 多假設(shè)運動補償:不僅對預(yù)測信號進行補償,而且同時對幾個線性重疊的預(yù)測圖象進行運動補償,這樣可以增加運動補償?shù)木_性,在編碼上可以提該編碼效率。如H.263和MPEG2中提到的PB 模式,就是一種簡單的多假設(shè)運動補償形式,它利用了 B 楨前后的兩楨作為參考楨進行預(yù)測,能夠有效的降低編碼的比特率。重疊塊運動補償也是基于多假設(shè)運動補償

14、的思想。2 重疊塊運動補償(OBMC :是一種基于插值窗函數(shù)的方法,它通過考慮相鄰塊的運動矢量間的運動估計運動補償基于像素基于塊的多分辨率重疊可變塊重疊塊多假設(shè)相關(guān)性來進行預(yù)測插值,而插值的加權(quán)由窗口函數(shù)來決定,通過加權(quán)得到更加平滑化的運動場。3重疊可變快運動補償:根據(jù)楨內(nèi)運動內(nèi)容自適應(yīng)的把楨劃分為較大快和較小的塊,其中較大的塊用于運動一致的區(qū)域,較小的塊用于包含復(fù)雜運動的區(qū)域。通常實現(xiàn)方法是把一楨圖象啊分割,并且用二叉樹或四叉樹結(jié)構(gòu)來表示。擬解決的關(guān)鍵問題:a.編碼端實現(xiàn)運動目標的分割b.解碼端實現(xiàn)運動目標的檢測c.運動目標跟蹤d.基于某種檢測方法實現(xiàn)結(jié)果e.靜態(tài)背景的視頻流中檢測運動目標f

15、. 態(tài)背景的視頻流中檢測并跟蹤運動目標2.擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析研究方法:本課題使用MATLAB工具進行編程,本文主要研究運動估計和運動補償?shù)冗\動檢測方法。通過對MPEG-4編碼中的運動矢量進行閾值分割,形態(tài)濾波等,實現(xiàn)運動物體的檢測。技術(shù)路線:本文利用MATLAB軟件作為實現(xiàn)平臺,并結(jié)合C和C+編程。具體思路如下:1鑒于運動檢測,涉及視頻壓縮和編碼,對視頻圖象處理,即運動的圖象處理,它將利用MPEG-4運動圖象處理標準,對視頻分成單幀。2本文提出的檢測運動物體的方法就是在編碼端,對提取的運動信息進行分析,濾除噪聲區(qū)域,以準確分割運動物體,將目標塊聚類在最小的外接矩形

16、框內(nèi)。并且將此時劃分出來的運動目標塊進行標記,隨編碼流輸出。3在解碼端,從碼流中讀取相應(yīng)運動塊標志信息,判斷邊緣塊,在解碼圖像上疊加邊框后輸出顯示。對運動物體的跟蹤那么主要通過將每幀識別出的運動圖像質(zhì)心相連來實現(xiàn),其中重點還是單幀的運動目標檢測。4運動目標的跟蹤,MPEG-4將圖象楨分為I,P,B三種類型。利用運動編碼,對整個物體運動進行跟蹤。實驗方案:(1安裝MATLAB軟件(2分析并設(shè)計編碼端的算法(3分析和設(shè)計解碼端算法(4設(shè)計好后,著手程序的編寫(5程序完成后使用模擬器進行調(diào)試、測試運行,并生成相應(yīng)的軟件包,運行,找BUG,調(diào)試?？尚行苑治?本研究主要使用MATLAB編程語言?；趯W(xué)過

17、C和C+程序設(shè)計,有較好編程根底,而MATLAB編程語言和C、C+較相似,因此,目前最需要做的僅是學(xué)會運用運動檢測算法以及熟練掌握MATLAB編程語言,故而該研究是可行的。3.預(yù)期研究成果及成果形式認真學(xué)習(xí)并理解各種視頻處理技術(shù),如:MPEG2,MPEG4,H.263等,了解各種編碼標準,如:熵編碼,變換編碼,預(yù)測編碼等,及掌握運動檢測方法進行運動檢測。最主要的是按照算法過程編程實現(xiàn)完整的運動檢測的視頻處理代碼。包括:架構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼和調(diào)試、測試、安裝部署及工程管理。本文研究實現(xiàn)功能:能夠處理任意段視頻,實現(xiàn)對視頻的壓縮編碼、運動目標追蹤,運動目標檢測。我覺得應(yīng)該改成可以實現(xiàn)對視頻流的運動估計和運動補償。三、論文進度方案(各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等日期內(nèi)容2月22日 -3月10日搜集視頻運動檢測方面的書籍和資料,并閱讀相關(guān)局部。規(guī)劃出各個模塊以及各個模塊應(yīng)該完成的功能。3月11日 -3月31日選擇相應(yīng)的視頻運動檢測方法。4月1日 -4月30日完成各個模塊下的功能,編寫函