基于改进背景差分法的水下人体检测技术研究

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于改进背景差分法的水下人体检测技术研究论文作者：朱林学科：模式识别与智能系统指导教师：雷飞论文提交日期:2017年5月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201402107密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于改进背景差分法的水下人体检测技术研究英文题目：RESEARCHONUNDERWATERHUMANDETECTIONBASEDONIMPROVEDBACKGROUNDDIFFERENCEME

2、THOD论文作者：朱林学科专业：控制科学与工程研究方向：模式识别与图像处理申请学位：工学硕士指导教师：雷飞副教授所在单位：信息学部答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：朱林日期：2017年5月22日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大

3、学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：朱林日期：2017年5月22日导师签名：雷飞日期：2017年5月23日摘要摘要我国游泳爱好者的人数逐年增加，与此同时因游泳运动引发的溺水事故也持续攀升。尽管每个正规游泳场所都会配有相应的救生人员，但有时救生人员也会由于精神疲劳或环境因素等原因未能及时发现溺水者，从而导致溺水事故的发生。因此游泳池智能辅助救生系统应运而生，其中水下人体检测技术是游泳池智能辅助救生系统的核心。受到

4、水下繁杂环境的影响，水作为介质会吸收光线的能量，水中的颗粒物以及水流会对光线形成散射，这些干扰使得图像含有较高的信噪比、图像色彩失真。同时水中还有照明所形成的光晕等动态干扰。这些干扰使得水下图像在进行人体检测时，造成人体水下检测的不准确。因此面对此类问题，本文的主要工作包括：（1）图像去噪：水下图像含有的大量噪声主要是来自于水下环境（水中颗粒物、水波纹）所产生的随机噪声，这类噪声的类型通常可看做为高斯白噪声。针对水下图像的噪声种类和信噪比较高的特点，采用小波阈值去噪算法进行去噪处理。对小波通用阈值和软硬阈值折中函数进行改进。并通过仿真实验进行比较，改进后的方法可以得到较好的去

5、噪成效。（2）图像增强：由于水对光的散射会使水下图像变得模糊，因而在在背景建模及与前景差分时需要对图像进行适度增强。根据水下图像增强的需要，选取了RGB颜色模型作为本文水下图像处理的颜色模型。为了同时提升水下图像色彩对比度和清晰度，对多尺度Retinex算法进行改进，提出了自适应的多尺度Retinex算法。仿真结果表明该算法可令水下图像色彩对比度和清晰度得到提升，从而为后期提高人体检测的准确性提供基础。（3）水下人体检测：水下人体检测是为了检测出人体位于水中的位置。因此，在水下人体检测的常用技术中选择对背景差分法进行改进以适应对水下人体目标检测的需要。水下人体检测需要有良好的

6、实时性，因此采用均值背景建模法建立背景；同时相比于灰度图像，本文选用的彩色图像含有更多的色彩信息，利用这一优势，对背景差分法的阈值进行了改进，以消除水下图像中的静态干扰。并利用RGB色差法，针对水下人体目标与背景图像含有不同色彩信息，消除水中图像的动态干扰。并通过仿真实验，对水下人体进行检测证明了改进背景差分法对水下图像甚至是偏色较为严重的水下图像都可以取得良好的检测效果。本文通过对实际泳池智能辅助救生系统所采集的图像序列进行水下人体检测，通过仿真实验验证了改进背景差分算法能够准确地对水下图像中的人体进行检测。关键词：目标检测；水下图像；小波去噪；Retinex增强；背景差分

7、IAbstractAbstractAtpresent,thenumberofswimmingenthusiastsisincreasingyearbyyear.Meanwhile,thedrowningaccidentcausedbytheswimmingisalsorising.Althougheachregularswimmingplaceswillbeequippedwiththecorrespondingrescuepersonnel,sometimesrescuepersonnelwillca