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Título: Uma técnica de subtração de fundo em vídeos de monitoramento
Autor(es): Samatelo, Jorge Leonid Aching
Orientador: Salles, Evandro Ottoni Teatini
Palavras-chave: Processamento de imagens
Visão por computador
Sistemas de reconhecimento de padrões
Vigilância eletrônica
Câmaras de vídeo
Data do documento: 14-Dez-2012
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Aplicações de vigilância baseadas em vídeo, tais como monitoramento de atividades, rastreamento e identificação de objetos, requerem como etapa inicial a detecção dos objetos em movimento existentes numa sequência de vídeo. A detecção é um problema complexo, devido às diferentes variáveis a considerar, tais como a natureza da captura dos vídeos, podendo ser imagens capturadas ao ar livre ou em interiores, variações na iluminação e ruído, entre outros. As abordagens que permitem detectar os objetos em movimento a partir de uma cena estacionária são denominadas técnicas de subtração de fundo, e sua implementação requer a elaboração de um conjunto de etapas, denominadas pré-processamento, modelamento do fundo, detecção de variações e pós-processamento. Neste trabalho é implementada uma técnica de subtração de fundo envolvendo a elaboração de cada uma das etapas indicadas. Consequentemente: (a) diversas técnicas são realizadas para a etapa de modelamento do fundo, permitindo explorar as diferentes perspectivas de solução e como elas lidam com os desafios da área; (b) duas técnicas são propostas para a etapa de detecção de variações, que operam no nível de cores e estão baseadas na distância Euclidiana calculada entre cada quadro do vídeo e o modelo do fundo, e numa operação de limiarização, tal que o limiar é definido em relação a um nível de significância estatístico; (c) um procedimento de avaliação que permite determinar o desempenho de uma técnica com estas características é proposto, baseado no cálculo de uma métrica de desempenho, que representa quão exata é uma técnica de subtração de fundo em encontrar os objetos em movimento ao longo dos quadros numa sequência de vídeo, podendo ser determinada para cada vídeo ou para todo o banco de dados. Finalmente, para testes são utilizados dois bancos de dados: o primeiro próprio para o desenvolvimento e teste de um sistema de vigilância em espaço público, e o segundo especializado em analisar individualmente alguns dos desafios de que deve tratar uma técnica de subtração de fundo. Ao final desta tese são apresentados os resultados obtidos e são feitas as considerações finais.
Video surveillance applications, such as activity monitoring, tracking and identification of objects, etc, require as an initial step the detection of the moving objects existing in a video sequence. The detection step is a challenging task, because of the different variables to consider, such as the nature of the video capture, images captured in indoor or outdoor environments, variations in lighting and noise, etc. The approaches that can detect moving objects from a stationary scene are called as background subtraction techniques, and their implementation requires the development of a set of steps, namely pre-processing, background modeling, change detection and postprocessing. So, here it is implemented a background subtraction technique that includes in the development of each steps after mentioned. Consequently: (a) various techniques are performed for the background modeling step, allowing to explore different solutions and how they handle the typical challenges; (b) two techniques, that working in the color level are proposed for the change detection step, based on the Euclidean distance calculated between each video frame and the model of the background, and a thresholding operation, such that the threshold is defined in relation to a statistical significance level; (c) an evaluation procedure for determining the performance of a technique with these features is proposed, based on the calculation of a performance metric that represents how accurate is the technique of background subtraction to find the moving objects over the frame in a video sequence, and can be determined for each video or the entire database. Finally, we used two databases: the first is suitable for the development and testing of a monitoring system in public space and the second is specialized in analyzing some challenges that a background subtraction technique should handle. In the end of this thesis the results obtained are presented and some concluding remarks are highlighted.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4122
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