使用OpenCV和Python构建运动热图视频

骑猪看日落 2022-12-17 15:58 127阅读 0赞

OpenCV是一个强大的图像和视频处理库，在这篇文章中，我将创建一个运动热图，用于检测运动、一些物体或人的流动方向，以及在投影公共区域时对建筑师的帮助。

![使用OpenCV和Python构建运动热图视频][OpenCV_Python]

# 简介： #

OpenCV，或（开源计算机视觉）是英特尔于1999年开发的一个库，主要是计算机视觉和实时视频操作，它是用C++编写的，但受不同的语言（包括Python）支持。

# 工作流程： #

这个程序是基于一种被称为高斯背景减法的技术。这项技术被广泛应用于用稳定的摄像机检测运动物体。

背景减法创建一个表示帧（图像的静态部分）背景的蒙版，对于每一帧，它将减去前一帧。

让我们对该算法如何工作的两个主要步骤进行一个简要概述：

*  背景初始化：在第一步中，通过冻结第一帧来计算背景的模型。
 *  更新：在第二步中，下一帧将从上一帧中减去，因此，如果两帧之间发生变化（移动），则这些帧的差异将反映出该变化，可以通过应用过滤器来进行市场销售。

以下是背景遮罩应用于从城市摄像机录制的短视频的示例：

![使用OpenCV和Python构建运动热图视频][OpenCV_Python 1]

# 代码： #

对于整个项目存储库，请在此处检查。

*  https://github.com/robertosannazzaro/motion-heatmap-opencv/blob/master/README.md

代码首先读取输入的视频文件并初始化所需的一些变量：

capture = cv2.VideoCapture('input.mp4')
    background_subtractor = cv2.bgsegm.createBackgroundSubtractorMOG()
    length = int(capture.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))

然后，for循环遍历帧开始：

for i in range(0, length):
    
        ret, frame = capture.read()
    
        # If first frame
        if first_iteration_indicator == 1:
    
            first_frame = copy.deepcopy(frame)
            height, width = frame.shape[:2]
            accum_image = np.zeros((height, width), np.uint8)

第一个if块检查该帧是否为视频的第一帧，这样做是为了初始化背景减法的背景，然后accum\_image使用与该帧的大小相对应的大小来初始化该数组。

filter = background_subtractor.apply(frame)  # remove the background
    
    threshold = 2
    maxValue = 2
    ret, th1 = cv2.threshold(filter, threshold, maxValue, cv2.THRESH_BINARY)
    
    accum_image = cv2.add(accum_image, th1)
    
    color_image_video = cv2.applyColorMap(accum_image, cv2.COLORMAP_HOT)

为了消除例如风，小鸟飞行等少量运动，将阈值与maxValue一起应用到遮罩上。

然后将掩码的结果添加到accum\_image数组中，对每个帧执行此操作。结果由用于存储视频中发生的每个运动的accum\_image数组组成，。

此外，在最后，因此，当已经对每个帧执行了先前描述的操作时，颜色映射被应用于遮罩并且遮罩与当前帧合并。

![使用OpenCV和Python构建运动热图视频][OpenCV_Python 2]

更进一步说，可以制作一个显示热图逐帧衰减的视频。为了实现这一点，将导出每个帧，然后再次使用cv2，通过合并所有帧来生成视频：

video = cv2.VideoWriter('output.avi', fourcc, 30.0, (width, height))
    for image in images:
        video.write(cv2.imread(os.path.join(image_folder, image)))
    
    cv2.destroyAllWindows()

最后结果：

![使用OpenCV和Python构建运动热图视频][OpenCV_Python 3]

[OpenCV_Python]: /images/20221122/03874305f27944058d6d367ba084ac8e.png
[OpenCV_Python 1]: /images/20221122/cf6fad845d544543888d4d26f7bfecf9.png
[OpenCV_Python 2]: /images/20221122/aa6b8b6c7f8b465887b7ceae03ea405c.png
[OpenCV_Python 3]: /images/20221122/24fc0720e378409d94358e169bcd56e6.png