机器学习进阶-背景建模-(帧差法与混合高斯模型) 1.cv2.VideoCapture(进行视频读取) 2.cv2.getStructureElement(构造形态学的卷积) 3.cv2.createBackgroundSubtractorMOG2(构造高斯混合模型) 4.cv2.morpholyEx(对图像进行形态学的变化)

1. cv2.VideoCapture('test.avi') 进行视频读取

参数说明：‘test.avi’ 输入视频的地址
2. cv2.getStructureElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (3, 3))  # 构造一个全是1的kernel用于形态学的操作

参数说明：cv2.MORPH_ELLIPSE 生成全是1的kernel，(3, 3)表示size

3.cv2.createBackgroundSubtractorMOG2().apply(image) 对图像进行混合高斯模型

参数说明：image表示输入图片

4.cv2.morpholyEx(image, cv2.MORPH_OPEN, kernel)  # 对图像进行开运算
参数说明：image表示输入图片, cv2.MORPH_OPEN 进行开运算，kernel表示卷积核

对于视频数据，将前景与物体背景进行分开

帧差法：

将连续两帧的图像数据进行差分法，即进行相减操作, 如果其相减后的绝对值大于阈值，则像素点变为255， 否则变为0，通过这种方法来找出视频中运动的物体

混合高斯模型：

将图像分为3-5个高斯模型，一个像素点来了，如果该像素点离任何一个高斯模型的距离大于其2倍的标准差，则为前景即运动物体，否则则是背景

步骤：第一步：初始各种参数

第二步：使用T帧图像构造模型，对于第一个帧图像的第一个像素点，使用u1，σ1构造高斯模型

第三步：对于一个新来的模型，如果该像素在高斯模型3*σ1内，则属于该高斯模型，对参数进行更新

第四步：如果不满足该高斯模型，重新建立一个新的高斯模型

代码：

第一步：使用cv2.VideoCapture() 构造读取模型

第二步：使用cv2.getStructureElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, （3, 3)) # 构造形态学使用的kernel，即np.ones((3, 3), np.uint8)

第三步：构造cv2.createBackgroundSubtractorMOG2() 实例化混合高斯模型

第四步：cap.read()从视频中读取文件，并使用model.apply(frame) 使用上混合高斯模型

第五步：使用cv2.morpholyEx(image, cv2.MORPH_OPEN, kernel) 使用开运算进行噪音的去除

第六步：cv2.findCountours找出图片中的轮廓，对其进行循环

第七步：对于周长大于188的轮廓，使用cv2.boundingRect计算外接矩阵，使用cv2.rectangle画出外接矩阵，作为人

第八步：使用cv2.imshow()展示图片，使用cv2.waitkey(150) & 0xff == 27来延长放映的时间

import cv2
import numpy as np

# 第一步：使用cv2.VideoCapture读取视频
cap = cv2.VideoCapture('test.avi')
# 第二步：cv2.getStructuringElement构造形态学使用的kernel
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (3, 3))
# 第三步：构造高斯混合模型
model = cv2.createBackgroundSubtractorMOG2()

while(True):
    # 第四步：读取视频中的图片，并使用高斯模型进行拟合
    ret, frame = cap.read()
    # 运用高斯模型进行拟合，在两个标准差内设置为0，在两个标准差外设置为255
    fgmk = model.apply(frame)
    # 第五步：使用形态学的开运算做背景的去除
    fgmk = cv2.morphologyEx(fgmk, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
    # 第六步：cv2.findContours计算fgmk的轮廓
    contours = cv2.findContours(fgmk, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)[1]
    for c in contours:
        # 第七步：进行人的轮廓判断，使用周长，符合条件的画出外接矩阵的方格
        length = cv2.arcLength(c, True)

        if length > 188:
            (x, y, w, h) = cv2.boundingRect(c)
            cv2.rectangle(frame, (x, y), (x+w, y+h), (0, 255, 0), 2)
    # 第八步：进行图片的展示
    cv2.imshow('fgmk', fgmk)
    cv2.imshow('frame', frame)

    if cv2.waitKey(150) & 0xff == 27:
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

  

带方框的原始图片                                                       进行高斯混合模型的图片