एक वीडियो छवि में छाया का पता लगाने के लिए एल्गोरिदम

परिचय

इस लेख में, मैं एक एल्गोरिथ्म के बारे में बात करना चाहता था जो आपको एक वीडियो छवि पर वास्तविक वस्तुओं और छाया को अलग करने की अनुमति देता है।



यह एल्गोरिथ्म मैजिकबॉक्स आईपी वीडियो सर्वर के लिए वीडियो एनालिटिक्स एल्गोरिदम के विकास के दौरान मेरे द्वारा पहली बार लागू किया गया था, जिसे सिनेसिस कंपनी द्वारा विकसित किया जा रहा है, जिसके लिए मैं वर्तमान में काम करता हूं। जैसा कि आप जानते हैं, जब एक वीडियो अनुक्रम पर गति का पता लगाते हैं, तो प्रकाश की स्थिति हमेशा आदर्श नहीं होती है। और वर्तमान फ्रेम और एक निश्चित औसत पृष्ठभूमि के अंतर के आधार पर सबसे सरल मोशन डिटेक्टर न केवल वास्तविक वस्तुओं के लिए, बल्कि आभासी लोगों के लिए भी जवाब देगा: चलती छाया और प्रकाश बन्नी। जो अवांछनीय है, क्योंकि यह ज्ञात ऑब्जेक्ट के आकार के साथ-साथ मोशन डिटेक्टर की झूठी सकारात्मकता के विरूपण को जन्म दे सकता है। यह धूप के मौसम में सच है, और विशेष रूप से चर बादल कवर के मामले में। इसलिए, छाया को उजागर करने के लिए एक एल्गोरिथ्म की उपस्थिति पूरे डिटेक्टर की सटीकता पर बहुत सकारात्मक प्रभाव डाल सकती है। लेकिन चलो क्रम में सब कुछ देखें।

गति का पता लगाना

सबसे सरल एल्गोरिथ्म को गति का पता लगाने के लिए चुना गया था: एक औसत पृष्ठभूमि से



वर्तमान फ्रेम पिक्सेल द्वारा पिक्सेल घटाया जाता है



और यह एक मुखौटा निकला, जिसमें दुर्भाग्य से न केवल एक वास्तविक वस्तु (मेरा हाथ) शामिल है, बल्कि एक आभासी एक (इसमें से छाया) भी है।

छाया गुण

छाया (लाइट बनी) की छवि से वास्तविक वस्तु की छवि को अलग करने के लिए, आपको उन गुणों (मानदंडों) के एक सेट का चयन करने की आवश्यकता है जो उनसे अलग हैं। छाया चित्र की मुख्य विशिष्ट विशेषता जो इसे वास्तविक वस्तु की छवि से अलग करती है, वह है पारदर्शिता। और वास्तव में, छाया के माध्यम से, पृष्ठभूमि की विशेषताएं, जिस पर यह सुपरिम्पोज किया गया है, स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, हालांकि इसकी समग्र रोशनी में काफी भिन्नता है। इसलिए, वास्तविक वस्तु और छाया को अलग करने के लिए, आपको पारदर्शिता के लिए वस्तु की जांच करने की आवश्यकता है, जिसके लिए आपको मूल छवि और पृष्ठभूमि के सहसंबंध का विश्लेषण करने की आवश्यकता है, रोशनी में परिवर्तन को ध्यान में रखते हुए। इसके लिए दो काफी तेज़ तरीके हैं, जिनके बारे में हम नीचे चर्चा करेंगे।

विधि 1: क्रमिक दिशा

ग्रेडिएंट की दिशा में उल्लेखनीय गुण है कि यह ऑब्जेक्ट की रोशनी के लिए अपरिवर्तनीय है। दरअसल, यदि बाएं पिक्सेल दाईं ओर से गहरा है, तो यह अनुपात किसी भी समान रोशनी के तहत बनाए रखा जाएगा। इसलिए, यदि हम एक निश्चित सीमा के साथ पृष्ठभूमि और वर्तमान फ्रेम के लिए ढाल दिशा के विचलन की तुलना करते हैं, तो सिद्धांत रूप में हम वास्तविक वस्तु और छाया से संबंधित बिंदुओं को अलग कर सकते हैं।



वास्तव में, शोर के कारण, यह विधि एक महत्वपूर्ण त्रुटि देती है, जो भूत की छवि में स्पष्ट रूप से दिखाई देती है।

विधि 2: सापेक्ष सहसंबंध

पूरी तरह से एक समान पृष्ठभूमि के लिए, अपने प्रत्येक बिंदु के लिए स्थिति संतुष्ट है:

वर्तमान [x, y] = k * पृष्ठभूमि [x, y],

जहां k एक निश्चित डिमिंग गुणांक है जो संपूर्ण छवि के लिए समान है। वास्तव में, निश्चित रूप से डिमिंग पूरी छवि के लिए समान नहीं है, लेकिन उच्च स्तर की निश्चितता के साथ इस बिंदु के एक निश्चित पड़ोस में एक समान माना जा सकता है। इसलिए, यदि समानता से विचलन

करंट [x, y] * एवरेजबैकग्राउंड [x, y] = बैकग्राउंड [x, y] * औसतन [x, y]

बिंदु [x, y] के पड़ोस के लिए एक निश्चित सीमा से अधिक नहीं है, तो इसे छाया माना जा सकता है।



हालांकि, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, इस पद्धति में भी एक महत्वपूर्ण त्रुटि है, क्योंकि एक वास्तविक वस्तु के महत्वपूर्ण क्षेत्रों को एक छाया के रूप में पहचाना जाता है।

विधि 3: मिश्रित विधि

तार्किक अगला चरण इन दो तरीकों को संयोजित करना है। यदि हम पिछले दो तरीकों के परिणामों को जोड़ते हैं (केवल उन बिंदुओं को जो दोनों तरीकों के लिए मेल खाते हैं, उन्हें एक छाया माना जाएगा), हम निम्नलिखित परिणाम प्राप्त करेंगे:



बेशक, इस मामले में, दोनों प्रकारों की एक महत्वपूर्ण त्रुटि संरक्षित है: वास्तविक वस्तु का एक हिस्सा छाया माना जाता है और इसके विपरीत। हालांकि, आंकड़ों के दृष्टिकोण से, छाया क्षेत्र और वास्तविक वस्तु पहले से ही स्पष्ट रूप से अलग हैं। यदि आप एक औसत फ़िल्टर लागू करते हैं, तो आप छाया क्षेत्र और वास्तविक वस्तु क्षेत्र को स्पष्ट रूप से अलग कर सकते हैं: