OpenCV 中用于背景分割（背景建模）的一个类cv::bgsegm::BackgroundSubtractorGSOC

操作系统：ubuntu22.04
OpenCV版本：OpenCV4.9
IDE:Visual Studio Code
编程语言：C++11

算法描述

cv::bgsegm::BackgroundSubtractorGSOC 是 OpenCV 中用于背景分割（背景建模）的一个类，它是基于 GMM（Gaussian Mixture Model）改进的算法。GSOC 指的是 Google Summer of Code 项目，其中这个背景减除算法被开发并集成到了 OpenCV 的 bgsegm 模块中。

主要特点

改进的 GMM 算法：基于 Z.Zivkovic 的自适应高斯混合模型，并在此基础上进行了优化。
颜色和梯度信息：不仅使用颜色信息，还利用了图像梯度来提高前景检测的准确性。
适应性强：能够很好地适应光照变化和其他环境变化。
参数可调：允许用户通过调整多个参数来优化背景建模过程。

构造函数

与大多数现代 OpenCV 背景减除器一样，不直接使用构造函数创建 BackgroundSubtractorGSOC 实例，而是通过工厂方法 cv::bgsegm::createBackgroundSubtractorGSOC() 来创建实例。

cpp 复制代码

Ptr<BackgroundSubtractorGSOC> cv::bgsegm::createBackgroundSubtractorGSOC
(
    int mc = 3,
    bool nSamples = 20,
    float replaceRate = 0.003f,
    float propagationRate = 0.01f,
    bool hitsThreshold = 32,
    float alpha = 0.01f,
    float beta = 0.0022f,
    float blinkingSupressionDecay = 0.1f,
    float blinkingSupressionMultiplier = 0.1f,
    float noiseRemovalThresholdFacBG = 0.0004f,
    float noiseRemovalThresholdFacFG = 0.0008f
);

参数：

mc: 每个像素的最大成分数量，默认值为 3。
nSamples: 需要初始化的样本数，默认值为 20。
replaceRate: 新样本替换旧样本的概率，默认值为 0.003。
propagationRate: 成分传播的概率，默认值为 0.01。
hitsThreshold: 前景判断的命中阈值，默认值为 32。
alpha: 学习率，默认值为 0.01。
beta: 背景更新速率，默认值为 0.0022。
blinkingSupressionDecay: 闪烁抑制衰减因子，默认值为 0.1。
blinkingSupressionMultiplier: 闪烁抑制乘数，默认值为 0.1。
noiseRemovalThresholdFacBG: 背景噪声移除阈值因子，默认值为 0.0004。
noiseRemovalThresholdFacFG: 前景噪声移除阈值因子，默认值为 0.0008。

主要函数

apply函数

函数原型

cpp 复制代码

void apply
(
	InputArray image, OutputArray fgmask, double learningRate=-1
);

参数

image: 输入当前帧。
fgmask: 输出前景掩码图像。
learningRate: 学习率，决定了新获取的信息对模型的影响速度。默认值 -1 表示自动选择学习率。

getBackgroundImage函数

函数原型

cpp 复制代码

void getBackgroundImage
(
	OutputArray backgroundImage
) const;

参数

backgroundImage: 输出背景图像。

代码示例

cpp 复制代码

#include <opencv2/bgsegm.hpp>
#include <opencv2/opencv.hpp>

int main()
{
    cv::VideoCapture cap( 0 );  // 打开摄像头
    if ( !cap.isOpened() )
    {
        std::cerr << "无法打开摄像头！" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 创建 GSOC 背景减除器
    cv::Ptr< cv::bgsegm::BackgroundSubtractorGSOC > bgSubtractor = cv::bgsegm::createBackgroundSubtractorGSOC();

    cv::Mat frame, fgMask;

    while ( true )
    {
        cap >> frame;  // 获取新帧
        if ( frame.empty() )
            break;  // 到达视频结尾

        bgSubtractor->apply( frame, fgMask );  // 应用背景减除器

        cv::imshow( "Original Frame", frame );
        cv::imshow( "Foreground Mask", fgMask );

        if ( cv::waitKey( 30 ) >= 0 )
            break;  // 按任意键退出
    }

    return 0;
}

运行结果

白色的是运动的物体