Дослідження методів виявлення об`єктів на відеозображеннях

Abstract

Завдання виявлення об’єктів на відеозображеннях характерна для сучасних систем технічого зору (СТЗ), орієнтованих на різні функціональні застосування. Виявляти об`єкти можна як на статичних відеозображеннях, так і на виділених з відеопотоку кадрах. За своєю суттю виявлення об’єктів на відеозображенні, як правило, означає виявлення яскравісних чи кольорових неоднорідностей, які на подальших етапах можна трактувати як фізичні об`єкти. Крім цього, ще можна виконувати операції визначення координат, лінійних розмірів та інших характеристик цих неоднорідностей, які надалі використовувати для розв’язання інших задач в СТЗ, наприклад, для ідентифікації об`єктів. Досліджено три алгоритми, які можна використати для виявлення об’єктів різної природи за різними підходами: виявлення кольорових неоднорідностей, визначення міжкадрової різниці, використання детектора особливих точок. Як вхідну інформацію використовують відеопотік, що вводиться з відеокамери або з файла типу “mp4”. Моделювали алгоритми на універсальному комп`ютері та на апаратній платформі з відкритим кодом, побудованій на базі процесора Broadcom BCM2711, quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC із робочою частотою 1,5 GHz. Програми моделювання підготовлено в середовищі Visual Studio 2019 з використанням бібліотек OpenCV4 для Windows 10 на універсальному ПК та Linux (ОС Raspbian Buster) для платформи з відкритим кодом. Здійснено порівняльний аналіз вибраних методів. Отримані результати можна використати в наукових дослідженнях та для проєктування реальних СТЗ різного функціонального призначенняDetecting objects in a video stream is a typical problem in modern computer vision systems that are used in multiple areas. Object detection can be done on both static images and on frames of a video stream. Essentially, object detection means finding color and intensity non-uniformities which can be treated as physical objects. Beside that, the operations of finding coordinates, size and other characteristics of these non-uniformities that can be used to solve other computer vision related problems like object identification can be executed. In this paper, we study three algorithms which can be used to detect objects of different nature and are based on different approaches: detection of color non-uniformities, frame difference and feature detection. As the input data, we use a video stream which is obtained from a video camera or from an mp4 video file. Simulations and testing of the algoritms were done on a universal computer based on an open-source hardware, built on the Broadcom BCM2711, quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC processor with frequency 1,5 GHz. The software was created in Visual Studio 2019 using OpenCV 4 on Windows 10 and on a universal computer operated under Linux (Raspbian Buster OS) for an open-source hardware. In the paper, the methods under consideration are compared. The results of the paper can be used in research and development of modern computer vision systems used for different purposes.