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帧差法与运动检测
Frame Difference & Motion - 相邻帧变化检测第三章 / 简单背景方法
参数面板
播放连续帧运动序列，点击像素后只追踪当前像素的前后帧差分、阈值判定和运动掩膜结果。
连续帧播放
9
52
6
10
帧差法只比较 I(t) 与 I(t-1)，阈值越低，变化区域越容易被标为运动。
窗口定位辅助操作
用方向键或下方 4 个按钮移动当前窗口；也可以直接点击原图或结果图跳转。
当前像素 (48, 42)第 4081 / 6144 步
方向
概念说明
帧差法怎样发现运动
任务
当我们看一段视频，想知道哪些区域在动、哪些背景保持不动时，需要比较连续两帧的像素差异。问题是差异多大才算运动，以及如何减少噪声和拖影的干扰。
思路
常用办法是先算当前帧与前一帧对应位置的灰度绝对差，再用阈值把差值分成“静止”和“运动”两类；更稳的做法是三帧差法，比较当前帧与前后帧的两次差异，取交集来抑制噪声和空洞。
观察
切换播放或拖动到不同帧，对比当前帧、前一帧、差分图和运动掩膜：阈值调低会连噪声一起标成运动，目标移动越快、帧间距越大，运动区域越宽。
方向键移动 / 点击任意帧、差分图或掩膜定位像素当前结果像素 (48, 42)
第 4081 / 6144 步
连续帧小人运动序列
公共序列生成器输出 96×64、24 帧；当前计算第 9 帧。
前一帧 I(t-1) / t=896×64
I(t-1)(48,42) = 96
当前帧 I(t) / t=996×64
I(t)(48,42) = 219
前向差分 |I(t)-I(t-1)|96×64
差值 = |219 - 96| = 123
二值运动掩膜96×64
原始判定 D = 1，T = 52
形态学清理结果96×64
清理后判定：运动候选像素
当前位置
(48, 42)
当前差值
123
运动像素数量
349(5.7%)
阈值比较
运动候选像素
当前像素时间线
每个柱表示选中像素在连续帧中的灰度值；红色表示该帧被判为运动。
选中像素
当前查看 (48, 42)，两帧灰度为 96 / 219。
差分与阈值
前向差分 123，当前阈值 T = 52。
运动判定
帧差法只要求前向差分超过阈值。当前结果：运动候选像素。
动态像素代入
点击任意图像都会更新同一个像素坐标，下面公式直接使用当前像素的真实灰度值。
帧差法判定
当前位置前向差分为 123（保留一位小数），阈值 T = 52。
形态学清理
原始运动像素 283 个，清理后 349 个。闭运算用于填充小空洞、平滑边缘；本页不做连通区域提取。
算法特点
优点：只需要相邻帧作差，计算量小，能快速找出画面变化区域。
限制：对噪声和光照闪动敏感，运动目标内部可能出现空洞，因此常接形态学处理。
教材补充：帧差法示例
教材补充：对称差分法实验效果
1. 三帧图像序列
输入第一帧、第二帧和第三帧。
2. 两次帧间差
分别计算第一帧与第二帧、第三帧与第二帧的绝对差。
3. 二值化结果
对差分图做阈值化，得到候选运动区域。
4. 形态学处理
填充内部空洞，清除小噪声，平滑物体边缘。
5. 结果示意
教材中常将清理后的掩膜叠加或轮廓化作为示意；本页动态实现只到形态学闭运算，不再做连通区域提取。
