matlab2019运动目标检测--数字图像处理—哈尔滨工业大学威海

哈尔滨工业大学（威海）数字图像处理课程设计，在matlab2019平台上搭建的程序。设计了matlab_GUI界面便于用户操作，每一个按键对应一种程序，可以参考。压缩包里还有一些自己收藏的运动视频可以后续检测用。运行程序时需要更改电脑摄像头参数，值得注意。

clc;clear all;
close all;

%%
N=5;                                           %初始化背景所需要的帧数
mov = VideoReader（‘sample.avi‘）;                %读取AVI视频文件
vidframes=read（mov）;
frameQTY = get（mov ‘numberOfframes‘）;          %获取视频的所有帧数
tmFr = vidframes（: : : 1）;         %变成灰度图
[MRMCDim] = size（tmFr）;             %读出二值图像的大小

% 计算背景图片
Imzero = zeros（MRMC3）;  % 背景初始化 生成MR×MC×3全零阵或数组

% 初始化Kalman滤波器
R=[[0.28450.0045]‘[0.00450.0455]‘];      %观察协方差矩阵
H=[[10]‘[01]‘[00]‘[00]‘];            %测量矩阵
Q=0.01*eye（4）;                              %系统协方差矩阵 eye生成单位阵，例 s=eye（n） 返回n*n单位矩阵
P = 100*eye（4）;                             %上一时刻的预测估计协方差矩阵
dt=10;
A=[[1000]‘[0100]‘[dt010]‘[0dt01]‘];  %从时刻k到k+1的状态xx（k-1:）的跃迁矩阵
g = 1;                                              % pixels^2/time step
Bu = [000g]‘;           %外界高斯白噪声，由前一帧预测当前帧的预测值时，Bu影响预测值的幅度.
kfinit=0;
x=zeros（1004）;

% 循环所有图片loop over all video
for i = 1 : frameQTY
    % load image
    Im = vidframes（: : : i）;
    imshow（Im）;
    if（i <= N）
        Imzero = Imzero + double（Im）;
    else
        %开始运动检测，首先计算出背景
        if（i == N+1）
            Imback = Imzero/N;
        else
            f1 = double（vidframes（: : : i-1））;
            Imzero = Imzero + double（Im） - f1;   %背景更新
            Imback = Imzero/N;
        end
        
        Imwork = double（Im）;
        
        %extract center
        [cc（i）cr（i）whflag]=extractball（ImworkImbacki）;
        if flag==0
            continue
        end
        
        hold on
        % center 的实际轨迹
        plot（cc（i）cr（i）‘g.‘） %  球的质心（cc（i）cr（i））以绿点表示
        %从点（cc（i）-radiuscr（i）-radius）开始绘制一个矩形，宽度为2*radius 长度为2*radius.其质心（cc（i）cr（i））
        rectangle（‘Position‘[cc（i）-w/2cr（i）-h/2wh] ‘edgecolor‘‘green‘）;    %rectangle函数创建一个二维对象，从点（xy）开始绘制一个宽w高h的矩形，对坐标轴数据单元指定值。
        
        % 更新kalman滤波器
        if kfinit==0
            xp = [MC/2MR/200]‘ ;      %初始的预测状态
        else
            xp=A*x（i-1:）‘ + Bu   ;      %预测未来状态
        end
        kfinit=1;
        PP = A*P*A‘ + Q  ;   %预测估计协方差矩阵
        K = PP*H‘*inv（H*PP*H‘+R）  %增益 Inv 矩阵求逆
        x（i:） = （xp + K*（[cc（i）cr（i）]‘ - H*xp））‘;  %修正状态即更新后的状态。 x（n:）; 获取矩阵的第n行；x（:n）; 获取矩阵的第n列
        P = （eye（4）-K*H）*PP ;  %修正误差即更新后的协方差
        
        % kalman预测的区域
        hold on
        plot（x（i1）x（i2）‘r.‘） %预测的运动目标质心（x（i1）x（i2））以红点表示
        rectangle（‘Position‘[x（i1）-w/2x（i2）-h/2wh] ‘edgecolor‘‘red‘）;        
        pause（0.1）;
    end    
end
%%  关闭
%close all; 
xp=cc;
yp=cr;
xf=x（:1）;
yf=x（:2）;
xp（xp==0）=[];
yp（yp==0）=[];
xf（xf==0）=[];
yf（yf==0）=[];


plot（xfyf‘g--‘）;
hold on
plot（xpyp‘r:‘）;
hold on
legend（‘物体实际运动‘‘卡尔曼滤波后曲线‘）;

 属性            大小     日期    时间   名称
----------- ---------  ---------- -----  ----
     目录           0  2019-07-16 11:06  matlab程序\
     文件        3040  2019-07-09 13:38  matlab程序\Detect_Tracking.m
     文件        1928  2019-07-09 13:40  matlab程序\extractball.m
     文件       44951  2019-07-16 09:58  matlab程序\Moving_target.fig
     文件       14064  2019-07-16 09:58  matlab程序\Moving_target.m
     文件        1945  2019-07-04 09:34  matlab程序\yuandian.m
     文件         621  2019-07-04 15:13  matlab程序\zhixin.m
     文件     1144320  2019-07-16 11:02  数字图像处理课程设计报告（运动目标检测）.doc
     目录           0  2019-07-16 11:07  视频\
     目录           0  2019-07-16 11:07  视频\run\
     文件     3269120  2005-04-11 19:03  视频\run\daria_run.avi
     文件     3191296  2005-04-11 18:32  视频\run\denis_run.avi
     文件     5991424  2005-07-31 10:37  视频\run\eli_run.avi
     文件     2802688  2005-04-11 19:09  视频\run\ido_run.avi
     文件     4358144  2005-04-11 19:11  视频\run\ira_run.avi
     文件     4124672  2005-07-31 10:47  视频\run\lena_run1.avi
     文件     4435968  2005-07-31 10:47  视频\run\lena_run2.avi
     文件     2802688  2005-04-11 19:41  视频\run\lyova_run.avi
     文件     5058048  2005-07-31 10:47  视频\run\moshe_run.avi
     文件     5291520  2005-07-31 10:47  视频\run\shahar_run.avi
     目录           0  2019-07-16 11:07  视频\walk\
     文件     6536192  2005-04-11 19:03  视频\walk\daria_walk.avi
     文件     5291520  2005-04-11 19:05  视频\walk\denis_walk.avi
     文件     7936512  2005-07-31 10:47  视频\walk\eli_walk.avi
     文件     3346944  2005-04-11 19:09  视频\walk\ido_walk.avi
     文件     6847488  2005-04-11 19:11  视频\walk\ira_walk.avi
     文件     9336320  2005-08-01 10:44  视频\walk\lena_walk1.avi
     文件     8792064  2005-07-31 10:49  视频\walk\lena_walk2.avi
     文件     3891712  2005-04-11 19:42  视频\walk\lyova_walk.avi
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     文件     9414144  2005-07-31 10:50  视频\walk\shahar_walk.avi
............此处省略0个文件信息