I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9 ,   pp .   5 17 ~ 5 26   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 1 . pp517 - 526             517       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   A u t o m a t i c   f o r e g r o u n d   d e t e c t i o n   b a sed o n   KD E   a n d     b i n a r y   c l a ss i f i c a t i o n       M o h am m e d   Lah r a i c h i ,   K h a l i d   H o u s n i ,   S am i r   M b ar k i   M I S C   L a bo r a t o r y ,   I bn  T o f a i l   U n i v e r s i t y ,   F a c ul t y   of   S c i e nc e s   K e ni t r a ,   M o r o c c o       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e N ov   2 1,   201 8   R e v i s e J a n   21,   201 9   A c c e pt e F e b   28 ,   201 9       I t he   r e c e n t   de c a d e s ,   s e v e r a l   m e t ho ds   ha v e   b e e de v e l o pe t o   e xt r a c t   m ov i ng   o bj e c t s   i t he   p r e s e nc e   o f   d y na m i c   ba c k g r o und.   H o w e v e r ,   m o s t   o f   t he m   us e   a   g l o ba l   t hr e s ho l d ,   a nd  i g no r e   t he   c o r r e l a t i o b e t w e e n   ne i g hbo r i ng   pi xe l s .   T o   a dd r e s s   t he s e   i s s ue s ,   t h i s   p a pe r   p r e s e nt s   a   ne w   a p pr o a c t o   g e ne r a t e   a   p r o ba bi l i t y   i m a g e   ba s e o K e r ne l   D e ns i t y   E s t i m a t i o ( K D E )   m e t ho d,   a n t h e a pp l y   t he   M a x i m um   A   P o s t e r i o r i   i t h e   M a r ko v   R a ndo m   F i e l ( M A P - M R F )   ba s e o pr o ba bi l i t y   i m a g e ,   s o   a s   t o   g e ne r a t e   a e ne r gy   f unc t i o n,   t h i s   f unc t i o w i l l   be   m i n i m i z e by   t he   bi na r y   g r a ph  c ut   a l g o r i t hm   t de t e c t   t he   m o v i ng   pi xe l s   i n s t e a d   o f   a ppl y i ng   a   t hr e s ho l d i ng   s t e p .     T he   p r o po s e m e t ho w a s   t e s t e o v a r i o us   v i de o   s e que nc e s ,   a nd  t he   o bt a i n e r e s u l t s   s ho w e i t s   e f f e c t i v e ne s s   i pr e s e nc e   o f   a   d y na m i c   s c e ne ,   c om pa r e d   t o   o t h e r   ba c kg r o und  s ub t r a c t i o n   m o de l s .   Ke y w or ds :   E n e rgy   f un c t i o n   G ra p h   c u t   M ov i n o b j e c t   de t e c t i o n   ke rn e l   de n s i t y   e s t i m a t i o n   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h a m m e L a hra i c hi ,     M IS L a b o r a t o r y ,     F a c ul t y   of   S c i e n c e s ,   Ib n   T o f a i l   U n i v e r s i t y ,   K e n i t r a ,   M o r o c c .   E m a i l :   l a hra i c hi . m o ha m e d @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   s e pa ra t i o n   o f   m o v i n pi xe l s   f r o m   t h e i r   b a c kgr o u n i s   a n   e s s e n t i a l   p h a s e   i n   m a n y   c o m put e r   v i s i o n   f i e l ds ,   e s pe c i a l l y ,   i n   v i de o   s ur v e i l l a n c e ,   t r a f f i c   m o n i t o r i n g ,   a c t i v i t y   r e c o gn i t i o n,   e t c .   T h e   m a i n   i de a   i s   t o   c r e a t e   a   s t a t i s t i c a l   m o de l   of   t h e   b a c kgr o un d ,   a i m i n t o   ge n e ra t e   a   r e pr e s e nt a t i o n   o f   a   b a c kgr o un i m a ge   b a s e o n   pr e v i o us   f r a m e s   by   us i n de n s i t y   f un c t i o n s   [1] ,   e i t h e r   o n   e a c h   pi xe l   o r   b y   r e gi o n s .   T h e n ,   t hi s   r e p r e s e n t a t i o n   i s   c o m pa r e a ga i n s t   t h e   i n pu t   f r a m e   t o   ge t   a   b i n a r y   m a s i m a ge   w h i c h   r e p r e s e n t s   t h e   po s i t i o of   t h e   m o v i n g   o bj e c t s .   Y e t ,   t h e   b a c kg r o un d   i s   n o t   a l w a y s   s t a t i c   i ge n e ra l ,   s o   t h e   m o de l   m us t   b e   r o b us t   a n d   m o r e   a da p t i v e   fo r   t h e   purpo s e   t o   ov e r c o m e   s o m e   f r e que n t   i s s ue s   s uc c e s s f ul l y ,   s uc h   a s   gr a du a l   o r   s udde n   i l l u m i na t i o c h a n ge ,   n o n   s t a t i o na r y   b a c kgr o un [2].   D i f fe r e n t   b a c kg r o und  m o de l i n t e c hni que s   h a v e   be e n   pr o p o s e t o   a ddr e s s   t h e   p r e v i o us   l i m i t a t i o n s   [2].   T h e   t ra d i c t i o na l   o n e s   a r e   b a s e o n   pi xe l   i n t e n s i t y ,   w h i c h   e xpl o i t   o nl y   t h e   i nt e n s i t y   v a l ue   t o   de c i de   i f   a   pi xe l   b e l o n gs   t t h e   b a c kgr o un o r   t h e   m o v i n o b j e c t s .   D e s pi t e   t h e i r   p r o m i s i n pe r f o r m a n c e s ,   t h e y   ge n e r a t e   s o m e   m i s c l a s s i f i e pi xe l s ,   e s pe c i a l l y   i f   t h e   b a c kgr o und  a nd  t h e   f o r e gr o u n ha v e   t h e   s a m e   c o l o r ,   a nd  b e c a us e   t h e y   a l s o   i g n o r e   t h e   s p a t i a l   de pe n de n c i e s   o f   n e i g h b o r i n p i x e l s .   W hi l e ,   m o de l s   b a s e o n   t e xt u r e   f e a t ur e s   [3]   ha v e   de m o n s t r a t e a   c e rt a i n   de g r e e   o f   s uc c e s s   i n   e xp l o i t i n t h e   s pa t i a l   c o rr e l a t i o n,   t h e y   c o n s i de di s c r i m i na t i v e   t e xt u r e   m e a s u r e   a s   f e a t u r e s   t o   di s t i n gu i s h   m o v i n pi xe l s   f r o m   t h e   b a c kg r o und.   A l t h o ug h,   t h e y   s t i l l   h a v e   s o m e   s h o r t c o m i n gs   l i ke   t h e   us e   of   a   t hr e s h o l t o   de t e c t   t h e   m o v i n p i xe l s .   R e c e n t l y ,   s e v e r a l   m e t h o ds   b a s e o n   de e l e a rn i ng  ha v e   a ppe a r e [4].   W hi c a i m   a t   h a ndl i n a l l   a b o ve   l i m i t a t i o n s ,   H ow e ve r ,   t h e y   r e qui r e   a   t ra i ni n g   p h a s e   w i t s e v e r a l   a nn o t a t e e xa m pl e s ,   t ha t   n e e ds   m o r e   c o m put a t i o n a l   t i m e .   In   o rde r   t o   t a c kl e   s o m e   of   t h e s e   i s s ue s ,   f i r s t l y ,   w e   g e n e ra t e   a   p r o b a b i l i t y   i m a ge   us i n K D E   m e t h o d,   a n t h e n,   i n s t e a o f   us i n a   t hr e s h o l t o   s e gm e nt   t hi s   i m a ge   i nt o   fo r e gr o u n a n b a c kg r o un d ,   t hi s   b i n a r y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     517   -   52 6   518   s e gm e n t a t i o n   o f   t h e   p r o b a b i l i t y   i m a ge   i s   pe r f o r m e by   m i ni m i z i ng  a n   e n e r gy   f un c t i o n   us i n t h e   g ra p h   c ut   a l go ri t hm ,   w hi c e xpl o i t s   t h e   s p a t i a l   c o rr e l a t i o n   o f   n e i g h b o ri n g   p i xe l s .   T h e   r e m a i nde r   o f   t hi s   pa pe r   i s   o r ga ni z e a s   f o l l ow s :   T h e   s e c o n s e c t i o n   pr e s e nt s   t h e o r e t i c a l   r e v i e w s ,   t h e   t hi r s e c t i o s h o w s   r e s e a r c h   m e t h o d,   i n   w hi c w e   pr e s e n t   h o w   t o   c o n s t r uc t   p r o b a b i l i t y   i m a ge   us i n K D E ,   a nd  de s c ri b e   o ur   m o v i n g   o b j e c t   de t e c t i o n   m e t h o us i n g   a   g ra p h   c u t   a l go ri t hm ;   t h e   f o ur t h   s e c t i o di s c us s e s   t h e   e xpe r i m e nt s   r e s ul t s   a n f i na l l y   t h e   c o n c l us i o n.       2.   T H E O R ETI C A R EV I E W   In   o r de r   t o   de t e c t   m ov i n o bj e c t s   us i n i n t e n s i t y   pi xe l   v a l ue ,   S t a uf f e r   e t   a l .   [5]  ha v e   pr o po s e t m o de l   e a c h   pi xe l   w i t h   a   m i xt u r e   of   K   G a us s i a n s   di s t ri b ut i o n s .   T hi s   m o de l   i s   us e t o   d e t e r m i n e   w h e t h e r   a   pi xe l   i s   b e l o n gs   t o   t h e   b a c kgr o un o r   t h e   f o r e gr o und  by   c o m pa r i n i t   w i t h   e a c h   G a us s i a n   di s t ri b ut i o n,     t h e   i ni t i a l i z a t i o n   o f   t h e   G a us s i a n s   d i s t ri b ut i o i s   m a de   by   us i n g   a E x pe c t a t i o n   M a xi m i z a t i o n   a l go ri t hm ,   h o w e ve r ,   t h e   n u m b e r   o f   G a us s i a n s   di s t ri b ut i o n s   a n d   t h e   p a ra m e t e r s   o f   e a c h   di s t ri b ut i o n   m us t   b e   i ni t i a l i z e d .   Z i v k o v i c   i n   [6 i m p r o v e s   upo n   t h e   w i de l y   us e pa ra m e t ri c   G a us s i a M i x t u r e   M o de l   s y s t e m   by   i n t r o duc i n g   a on - l i n e   c l us t e ri n a l go r i t h m   t o   s e pa r a t e   f o r e gr o und  c l us t e r s   f r o m   b a c kgr o u n o n e s .   I o r de r   t o   e xpl o i t   t h e   s pa t i a l   i n f o rm a t i o n   a n de a l   w i t h   h i g h l y   d y n a m i c   s c e n e s ,   H a i y i n e t .   a l .   [7]  ha v e   pr o po s e a   m o di f i e d   G a us s i a n   m i x t u r e   b a c kgr o u n m o de l   b a s e o n   t h e   s pa t i a l - t e m po r a l   di s t ri b ut i o n   w hi c h   us e s   t i m e   a n s pa c e   di s t r i b ut i o n   i n f o r m a t i o n.   W hi l e   [8]  p r o po s e s   a n   e f fe c t i ve   s c h e m e   f o r   m o de l l i n a nd  upda t i ng  a   b a c kgr o u n d   a da p t i v e l y   i n   dy n a m i c   s c e n e s   fo c u s   o n   s t a t i s t i c a l   l e a rni n g,   a n [ 9],   p r o po s e s   a   n e w   m e t h o a s   a n   a da p t a t i o n   of   t h e   M O G   a ppr o a c h   f o r   de t e c t i n t h e   m o v i n o b j e c t s ,   w h e r e   t h e   fo r e gr o u n i s   e xt r a c t e by   c o n s i de ri n t h e   H S V   c o l o r   s pa c e .   T o   ov e r c o m e   t h e   pa ra m e t e r s   i n i t i a l i z a t i o n   o f   G M M ,   a   no n - pa ra m e t ri c   a p p r o a c h   c a l l e K e rn e l   D e n s i t y   E s t i m a t i o n   (K D E t ha t   c a e ff e c t i v e l y   a da pt   t o   a   dy na m i c   b a c kgr o und  w a s   pr o po s e [10].   H ow e v e r ,   K D E   h a s   t o   ke e N   f r a m e s   i n   m e m o r y   w h i c h   i s   t i m e   c o n s u m i n w h e n   N   i s   l a rge ,   P a r e t   a l .   [11 ].   U s e t h e   B a y e s i a n   rul e   w i t h   t h e   K D E   m e t h o a n a pp l i e h i s t o gr a m   a p p r o xi m a t i o n   t o   de c r e a s e   t h e   c o m put a t i o na l   c os t .   W h e r e a s ,   [1 2]  f o l l ow s   a   n o n p a ra m e t ri c   b a c kgr o un m o de l i ng  pa ra di gm ,   i n   w hi c h   e a c h   l o c a t i o n   i n   a   d y n a m i c   s c e n e   c o l l e c t s   a   s e t   of   s a m pl e s   o n   di f f e r e n t   s p a t i a l   s c a l e s   w h i c h   o c c urr e i n   t h e   pa s t   t i m e   a nd  i n   t h e   n e i g h b o rh o o d.   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   K i m   e t   a l .   [13]  ha v e   pr o pos e a   c o de boo m e t h o w h i c h   us e s   a   c l us t e r i n t e c hn i q ue   t o   m o de l   t h e   b a c kgr o u n a nd  i ni t i a l i z e s   c o de w o r ds   of   c o d e boo ks   t o   s t o r e   b a c kgr o un s t a t e s ,   w h e r e   c o d e w o r ds   a r e   a   s e r i e s   of  ke y   c o l o r   v a l ue s .   N e xt ,   S h a h   e t   a l .   [14 de s i gn e a   S e l f - A da pt i v e   Co de Boo k   (S A CB b a c kgr o un m o de l .   T h i s   m o de l   i s   a   b l o c k - b a s e s t r uc t u r e   us i ng  t h e   c l o s e   pr o xi m i t y   of   l oc a l   n e i g h b o rh o o ds .   In   t hi s   m e t h o d,   t h e   e xpo n e nt i a l   s m o o t h i ng  f i l t e r   i s   a d a pt e t o   ke e t h e   m e a n   a n v a r i a n c e   v a l ue s   i n   o r de r   t o   a ut o m a t i c a l l y   e s t i m a t e   t h e   b r i g ht n e s s   bo u n d a r y   t h r e s h o l a n di s c o l o r a t i o n s   f o r   e a c h   c o de   w o r d.   W h e r e a s   [15],   p r e s e nt s   a   n o v e l   d y n a m i c   c o d e boo m e t h o t o   a ddr e s s   s uc h   c h a l l e nge s .   T h e   d y n a m i c   c o d e boo a i m s   t o   s i gni f i c a nt l y   i m p r o ve   t h e   c o n v e n t i o na l   w e l l - k n o w n   c o d e boo t e c hn i que   by   i n t r o duc i n a   t e c hn i q ue   t o   m a ke   a   dy n a m i c   b o un d a r y   of   e a c h   c o de w o r d   In   o r de r   t o   r o b us t l y   d e a l   w i t h   v a r y i n i l l u m i na t i o n   c o n di t i o n s ,   t h e   us e   of   t e xt ur e s   h a v e   be e n   pr o po s e o n   a   b l o c k - w i s e   pr o c e s s i n a pp r o a c h   a n e x t e n de t o   t h e   pi xe l   l e v e l   by   H e i kki l ä   [16] ,     t h e s e   m e t h o ds   us e   di s c r i m i na t i v e   t e xt u r e   f e a t ur e s   t o   c a pt u r e   b a c kgr o u n d   s t a t i s t i c s .   T h e s e   fe a t ur e s   a r e   c o m put e by   us i n a   L o c a l   B i na r y   P a t t e rn  (L B P i n   o r de r   t o   c o n s i de r   dy n a m i c   t e xt u r e s ,   t h e   us e   of   a   V o l um e   L oc a l   B i na r y   P a t t e rn   (V L B P o pe r a t o i s   p r o po s e i n   [ 17],   w h i c h   c o n s i s t s   o f   c o n c a t e na t e L B P   h i s t o g r a m s   f r o m   t hr e e   o r t h o go n a l   p l a n e s .   S o   a s   t o   c o m b i n e   s pa t i a l   a nd  t e m po ra l   i n f o r m a t i o n s ,   [18]  ha v e   pr o po s e a   S pa t i o - T e m po r a l   L o c a l   B i n a r y   P a t t e rn   (S T L B P o pe r a t o r,   c o n s i s t i ng  i n   a   w e i ght e s um   o f   t w o   c o n s e c ut i ve   L B P   h i s t o gra m s ,   t o   a l l e v i a t e   t h e   c o m put a t i o na l   c o s t   i m po s e by   V L B P ,   L B P   h i s t o g r a m s   p r o v i de s   a   r o b us t   m a nn e r   t o   c o pe   w i t h   i l l u m i na t i o n   c h a nge s   i n   dy n a m i c   s c e n e s .   N e ve r t h e l e s s ,   t h e y   d o   n o t   pr o v i de   a   pri n c i pl e d   m a nn e r   t o   e v a l ua t e   t h e   di s t a n c e   of   n e w   ob s e r v a t i o n s   t o   t h e   b a c kgr o u n m o de l s .   [19 H a v e   pr e s e n t e a   m o di f i e L o c a l   B i n a r y   S i m i l a r i t y   P a t t e rn   (L B S P de s c r i pt o r   t o   s e t   up  t h e   b a c kgr o und  m o de l   i n   f e a t u r e   s pa c e ,   i t   c a l c ul a t e t h e   L B S P   de s c r i pt o by   a b s o l ut e   di f f e r e n c e   w h i c i s   di f f e r e n t   f r o m   L B P .   D e e l e a ni n g,   e s pe c i a l l y   c o n v o l ut i o n a l   n e u ra l   n e t w o r ks   (C N N s ha v e   r e c e n t l y   b e e n   v e r y   po pul a a n ha v e   b e e n   us e s uc c e s s f ul l y   i m o v i n g   o bj e c t   de t e c t i o n .   T h e   r e f e r e n c e   [20]  p r o po s e s   t w o   r o b us t   e n c o de r - de c o de r   t y pe   n e ur a l   n e t w o r ks   t h a t   ge n e ra t e   m ul t i - s c a l e   f e a t u re   e n c o di n gs   i di f f e r e n t   w a y s   a n c a n   b e   t r a i n e e n d - to - e nd  us i n o n l y   a   f e w   t r a i ni n s a m p l e s .   W h e r e   W a ng  a n a l .   [21]  ha v e   pr o po s e a   h i g hl y   a c c ur a t e   s e m i - a u t o m a t i c   m e t h o f o r   s e gm e n t i n f o r e gr o u n m o v i n o b j e c t s   pi c t ur e i s u r v e i l l a n c e   v i de o s .     T h e y   i m pl e m e nt   a   e n d - to - e nd  m o de l   b a s e o n   a   m u l t i - r e s o l ut i o c o n v o l ut i o n a l   n e u r a l   n e t w o r (CN N )   w i t h   a   c a s c a de a r c h i t e c t u r e .   T h i s   o n e   do e s   n o t   n e e a   l a r ge   n um b e r   o f   e xa m pl e s   t o   a c c ur a t e l y   f i t   t h e   da t a .   W i t h   t h e   a i m   o f   a ddr e s s i n t h e   c o m pl e n a t u r e   o f   t h e   d y n a m i c   s c e n e   i n   r e a l   s u r v e i l l a n c e   t a s k ,   t h e   a u t h o r s   [22 h a v e   pr e s e nt e a   s i m pl e   a nd  e f f i c i e n t   v e c t o r - b a s e m e t h o i s   p ro pos e t o   a ddr e s s   r e a l   s u r v e i l l a n c e   c ha l l e n ge s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A ut om a t i c   f or e gr o und  de t e c t i on  bas e d   on   KD E   and   b i nar y   c l as s i f i c at i on  ( Moham m e d   L ahr ai c hi )   519   w h e r e   t h e   c o n c e pt   of   l i n e a r   de pe n de n c e   of   ve c t o r s   i s   us e d   t b ui l b a c kgr o un m o de l s   c o r r e s po n di ng  t o   e a c h   pi xe l ,   w e hr e   l i n e a r   i n de pe n de n c e   i s   us e t o   de t e c t   m o v i n o b j e c t   f r o m   i n c o m i n v i de o   s e que l .   B a b a e e   e t   a l .   [23],   p r o po s e   a   n e w   a pp r o a c h   t o   e s t i m a t e   b a c kgr o u n d   m o de l   f r o m   v i de o   s e que n c e s ,   w h e r e   f e a t ur e   e n gi n e e r i n a n pa ra m e t e r   t u n i n b e c o m e   unn e c e s s a r y   s i nc e   t h e   n e t w o r pa r a m e t e r s   c a n   b e   l e a rn e f r o m   da t a   by   t r a i n i ng  a   s i n g l e   CN N   t ha t   c a n   h a ndl e   v a ri o us   v i de o   s c e n e s .   F o r   t h e   t r a i n i n o f   t h e   CN N ,     t h e y   e m pl oy e r a n do m l y   5%  v i de o   f r a m e s   a nd  t h e i r   g r o u n t r ut s e gm e nt a t i o n s   t a ke n   f r o m   t h e   C ha n ge   D e t e c t i o n   c h a l l e n ge   2014   (CD n e t   20 14) ,   a nd  a l s o   us e s pa t i a l - m e di a n   f i l t e r i n g   a s   t h e   po s t - p r o c e s s i n o f   t h e   n e t w o r o ut pu t s .       3.   R ES EA R C H   M ET H O D   a)   P r o b a b i l i t y   Im a ge   us i ng  I m p r o v e K D E   K e rn e l   de n s i t y   e s t i m a t i o [10]   i s   a   n o n - p a r a m e t r i c   a pp r o a c w h i c e s t i m a t e s   t h e   p r o b a b i l i t y   de n s i t y   of   a   pi xe l   us i n a   s a m pl e   o f   da t a .   T h e   c a l c ul a t i o n   o f   t h e   p r o ba b i l i t y   i m a ge   us i n K D E   i s   pe r f o r m e t hr o ug h   a   t hr e e   s t e ps ,   w hi c w i l l   b e   e xpl a i n e d   i t h e   f o l l ow i n s ub s e c t i o n s .     3. 1 . 1.     P r o b ab i l i ty   D e n s i ty   o a   P i x e l   u s i n K D M o d e l   Co n s i de r i n g   {x 1 ,x 2 , , x n }   a   s a m pl e   o f   a   pi xe l   v a l ue s   f r o m   p r e v i o us   f r a m e s ,   i n   ge n e r a l ,   t h e   e s t i m a t i o of   pr o b a b i l i t y   de n s i t y   fo r   p i xe l   v a l ue   x t   a t   t i m e   t ,   i s   gi v e a s :     1 1 () n t i ti P x k x x n    (1)     W h e r e   n   de n o t e s   t h e   num b e o f   s a m pl e s     r e pr e s e nt s   t h e   ke rn e l   f un c t i o b a n dw i dt h ,   a n k ( x )   i s   a   ke rn e l   f un c t i o w h i c s h o ul d   s a t i s fy   t h e s e   t hr e e   c o n d i t i o n s :       1 ) ( ) 0 2 ) ( ) 1 3 ) ( ) 0 Kx K x d x x K x d x s h o u ld b e s y m m e tr ic    (2)     T h e r e   a r e   s e v e r a l   ke rn e l   f un c t i o n s ,   w h i c h   s a t i s fy   t h e   a b ove   c o n di t i o n s ,   s uc h   a s   G a us s i a n   ke rn e l ,   E pa n e c hn i ko v ,   t r i a n gul a r   a nd  u n i f o r m   ke rn e l ,   i n   t hi s   pa pe r ;   w e   c h oo s e   t h e   G a us s i a n   o n e   a s   ke rn e l   f un c t i o n ,   w h i c c a b e   de s c r i b e a s :     2 e x p ( ) 2 x Kx     (3)     S o   us i n g   (3) ,   t h e   (1 b e c o m e s :     2 1 1 ( ) ² e x p ( ) 2 i i n t xx Px n     (4)     W h e r e     i s   e s t i m a t e us i n g   t h e   m e d i a n   o r   t h e   a v e r a ge   o f   1 ii xx for   e a c h   c o n s e c ut i v e   pa i r   1 ) (, ii xx i n   t h e   s a m pl e   o f   pi xe l   v a l ue s   [10] :     1 1 1 1 1.. . 1 0.68 2 n ii i ii in m xx m or m = me di an ( x x ) n     (5)     E a c h   G a us s i a n   ke rn e l   de s c r i b e s   j us t   o n e   s a m pl e   da t a ,   a n d     i s   t h e   s a m e   fo r   a l l   ke rn e l s   o f   t h e     s a m e   p i xe l .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     517   -   52 6   520   3. 1 . 2.     U p d at i n Bac k g r o u n d   M o d e l   In  r e a l i t y ,   t h e   b a c kg r o un d   i s   n e v e r   c o m pl e t e l y   s t a t i c ,   b ut   c ha n ge s   o v e r   t i m e .   S o ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t a da p t   t h e   b a c kgr o u n m o de l   t o   t h o s e   c h a n ge s ,   by   upda t i n t h e   s a m pl e   o f   pi xe l   v a l ue s   i n   F IF O   (F i r s t   I n   F i r s t   O ut o r de a s   f o l l ow s :     L e t   x i   de n o t e s   t h e   pi xe l   v a l ue   i n   t h e   s a m p l e ,   a n d   x i s   t h e   c u rre n t   pi xe l   v a l ue .   If   x t   i s   t h e   v a l ue   o f   b a c kgr o un d   p i xe l   t h e n :   1 ii t x x x    W h e r e     i s   a e m pi r i c a l   w e i gh t   o f t e n   c h o s e a s   a   t ra de o ff   b e t w e e n   s t a b i l i t y   a n qui c k   upd a t e   [1 0]   In  ge n e ra l ,   p r o b a b i l i t y   de n s i t y   r e f l e c t s   t h e   v a ri a t i o o f   t h e   pi xe l   v a l ue ,   s o ,   i f   t hi s   l a t t e r   c ha n ge s   f r e que n t l y   dur i n g   a   pe r i o o f   t i m e ,   t ha t   m e a n s   i t s   p r o b a b i l i t y   v a l ue   w i l l   b e   s m a l l ,   a nd  t h e r e   i s   m o r e   po s s i b i l i t y   t o   be   m o v i n o bj e c t   pi xe l .   By   c o n t r a s t ,   i f   t h e   p i xe l   ke e ps   t h e   s a m e   v a l ue ,   o c ha n ge s   a   l i t t l e ,   t h e n   i t   ha s   a   l a r ge   c ha n c e   t o   b e   a   b a c kgr o u n d   pi xe l .     3. 1 . 3.     P r o b ab i l i ty   I m age   A f t e r   c a l c ul a t i n t h e   p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   t p ( x )   us i n (1) ,   e a c h   pi xe l   v a l ue   i n   p r o b a b i l i t y   i m a ge   i s   c o m put e a s   fo l l ow s :   c t s e c t s e 2 5 5 t Px  T h e   v a l ue   o f   c t s e   i s   s e t   t o   255,   i n   o rde r   t o   t ra n s f o r m   pr o b a b i l i t y   v a l ue   i n t o   a   g ra y s c a l e   v a l ue .   F i gu r e   1(b s h o w s   a n   e xa m pl e   o f   pr ob a b i l i t y   i m a ge ,   w h e re   t h e   da r z o n e   r e p r e s e nt s   pi xe l s   w i t h   l o w e r   p r o b a b i l i t y   (m ov i n o b j e c t ),   a n d   t h e   w hi t e   z o n e   r e p r e s e n t s   p i xe l   w i t h   hi g h e r   p r o b a b i l i t y   (b a c kgr o un d   pi xe l ),   s o   t h e   pr o b l e m   c o n s i s t s   o f   s e pa r a t i ng  t h e   m o v i n o b j e c t   f r o m   t h e   b a c kgr o u n d.   K D E   m o de l   us e s   a   gl o b a l   t hr e s h o l t o   s e gm e n t   t h e   m o v i n o b j e c t   f r o m   t h e   b a c kgr o und,   a n i g n o r e   t h e   c o r r e l a t i o n   t ha t   e xi s t s   b e t w e e n   t h e   i n t e n s i t y   of  n e i g h b o r i n pi xe l s .   T o   a ddr e s s   t h e s e   l i m i t s ,   w e   e xpl o i t   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   gr a p c ut   a l go ri t hm   t o   e xt r a c t   m o v i n g   p i xe l s   f r o m   i t s   b a c kg r o un d .         (a )     (b )     F i gu r e   1 .   ( a )   O r i g i n a l   i m a ge ,   (b ):   E s t i m a t e p r o b a b i l i t y   i m a g e       3. 2 .      M o v i n O b je c t   D e t e c t i o n   b as e d   o n   G r ap h   C u t   T h e   m o v i n o bj e c t   de t e c t i o n   pr o b l e m   c a n   b e   v i e w e a s   a   bi n a r y   l a b e l i n t a s k,   l a b e l   (1)  f o r   obj e c t   pi xe l s   a nd  (0 f o r   b a c kg r o un d   pi xe l s   o r   v i c e   v e r s e .   T h e   us e   o f   t hr e s h o l t o   de t e c t s   m o v i n o b j e c t s ,     i s   c o n s i de r e a s   a   di f f i c ul t   t a s a s   t h e   F i gur e   de m o n s t ra t e s ,   w h e r e   t h e   us e   of   a   l ow e r   t hr e s h o l i n   (b ge n e ra t e   m o r e   f a l s e   po s i t i v e   pi xe l s ,   a n t h e   us e   of   a   hi g t hr e s h o l e l i m i n a t e s   t r ue   po s i t i v e   pi xe l s ,   s o   t ov e r c o m e   t h i s   i s s ue ,   w e   s e gm e n t   t h e   p i xe l s   i n t o   b a c kgr o u nd/ m o v i n g   pi xe l ,   t hr o ug h   t h e   m i n i m i z a t i o n   o f   a n   e n e r gy   f un c t i o us i ng  g ra p h - c ut .     3. 2 . 1.     En e r gy  F u n c ti o n   Co n s i de r e 1 2 N X = { x x , . . . . . , x , } a o b s e r v a t i o s e t   o f   a   c urr e n t   p r o b a b i l i t y   i m a ge   I   i a   v i de s e que n c e ,   o ur   o b j e c t i ve   i s   t o   a s s i g n   a   l a b e l   f r o m   t h e   b i na r y   s e t   ii Y { y | y 0 , 1 }  t o   e a c h   p i xe l   i n   I ,   w hi c i s   e qui v a l e n t   t o   m a xi m i z e   t h e   po s t e ri o p r o b a b i l i t y P Y / X .   T h e   B a y e s   l a w   a l l o w s   us   t o   w r i t e   t h e   po s t e ri o p r o b a b i l i t y   P Y / X   a s   f o l l ow s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A ut om a t i c   f or e gr o und  de t e c t i on  bas e d   on   KD E   and   b i nar y   c l as s i f i c at i on  ( Moham m e d   L ahr ai c hi )   521   / / P X Y P Y P Y X PX   (6)     S i n c e   P ( X )   i s   a   c o n s t a nt   t e rm ,   s o   m a xi m i z i ng P Y / X   i s   e qui v a l e n t   t o   m a x i m i z i ng / P X Y P Y     // y Y y Y pp a r g m a x P Y X a r g m a x P X Y P Y    (7)         (a )     (b )     (c )     F i gu r e   2 .   I m a ge   r e s ul t   o f   K D E   m e t h o us i n a   f i xe t hr e s h o l d.   ( a )   O r i g i n a l   i m a ge ,   (b I m a ge   r e s ul t   o b t a i n e us i n P ( x ) > t hr e s h o l d=   0. 8 ,   (c I m a ge   r e s u l t   o b t a i n e d   us i n g   P ( x ) > t h r e s h o l d=   0. 2.       A s s um e   t h a t   X   i s   c o n di t i o na l l y   i n de pe n de nt   gi v e Y ,   t h e n :     N p pp 1 P X / Y P x / y   (8)     W h e r e     obs p p p p P x / y e x p ( D y )    (9)     obs Dy pp   i s   t h e   d a t a   e n e r gy ,   i t   t e s t s   h o w   t h e   c urr e nt   l a b e l i n g p y i s   c o h e r e nt   w i t t h e   o b s e r v e da t a .   U s i n (8)   a n (9)   w e   c a n   w ri t e   P X / Y   a s   f o l l ow s :     N obs pp p1 P X / Y e x p ( D y )    (10)     W h e r e a s   P ( Y )   i s   a   pri o r   p r o b a b i l i t y   c a l c ul a t e by   H a m m e r s l e y - Cl i ffo r t h e o r e m   t h a t   s i m ul a t e s   M a r ko R a n do m   F i e l us i n g   G i b b s   di s t r i b ut i o n   w i t a   f o ur - ne i g h b o r h o o s y s t e m   a s   f o l l ow s :     p , q p , q p , q P Y e x p V ( y y )       (11)     p , q p q V ( y y , )   de n o t e s   t h e   s m o o t h   e n e rgy ,   i t   pe n a l i z e s   t w o   n e i gh b o r i n p i xe l s   a n w h e n   t h e   l a b e l   p y   a n d   q y   a r e   t o o   di f fe r e n t .   U s i n (1 0)  a n d   (11)   w e   c a w r i t e :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     517   -   52 6   522   N obs y Y y Y p p p , q p , q pp p, p1 q a rg m a x P Y / X a rg m a x e x p ( D y V ( y y ) )    (12)     S o   f i n a l l y ,   m a xi m i z i ng  t h e   po s t e r i o p r o b a b i l i t y   P Y / X i s   e qui v a l e nt   t o   m i n i m i z i ng  t h e   e n e r gy   f un c t i o n   E   r e p r e s e n t e d   a s   f o l l o w s :       obs p p p , q p q p I p , q E y D y V ( y , y )     (13)     W h e r e ,   t h e   m i n i m i z a t i o n   o f   t h e   e n e r gy   f un c t i o E   i s   e qui v a l e nt   t o   f i n d   a   m i ni m u m   c u t   i n   a   g r a p G   =   (V ;   E ’).     3. 2 . 2     M o v i n O b je c D e te c ti o n   b Mi n i m i z at i o n   o En e r g F u n c ti o n   O ur   a i m   i s   t o   s e gm e nt   o u r   p r o b a b i l i t y   i m a ge   i nt o   b a c kgr o un d / m o v i n g   o b j e c t ,   t hi s   s e gm e n t a t i o n   i s   e s t i m a t e a s   a   gl o b a l   m i ni m u m   o f   t h e   e n e r gy   f un c t i o n   E   ( 13)  c o m put e by   a   s t a n d a r m i ni m u m   c ut   a l go ri t hm [24 ] - [25] ,   a s   de m o n s t ra t e   i F i gu r e   3.   F i r s t l y ,   w e   c r e a t e   a   g ra p G   =   (V ; E ’)  f o r   e a c h   p r o b a b i l i t y   i m a ge ,   w h e r e   V   s t a nds   f o r   t h e   s e t   o f   n o de s   (pi xe l s ),   a n d   t w o   t e r m i na l   n o de s   c o n n e c t e t o   e ve r y   pi xe l s ,   na m e S (S o ur c e a n T (S i nk),   E ’  r e p r e s e nt s   t h e   s e t   of   e dge s   c o nn e c t i n t w o   a dj a c e n t   n o d e s   w i t w e i gh t   p , q p q V ( y y , ) , ( p , q ) N   a n c o nn e c t i ng  S   a nd  T   t o   e v e r y   n o de s   i I   w i t w e i ght   B a c k g r o u n d pp Dy   a n O b je c t pp Dy   r e s pe c t i v e l y .           F i gu r e   3 .   I m a ge   s e gm e nt a t i o n   us i ng  G ra p Cu t   [ 24]       T h e r e f o r e ,   t h e   b i na r y   l a b e l i n p r o b l e m   i s   t o   a s s i g n   e a c h   n o de   i n   V   a   u n i que   l a b e l   y p ,   w h e r e   y p   i n   { 0, 1} .   S e c o n dl y ,   O n c e   t h e   g r a p i s   b ui l t ,   B oy k ov   a n J o l l l y [ 24]  s o l v e   t h e   l a b e l i n o f   t h e   pi xe l s   t hr o ug h   c ut   o t h e   g ra p a s   s h o w n   i F i gu r e   3,   t hi s   c u t   w i l l   s e v e r   t w t y pe s   o f   l i n ks :   a)   T - l i n ks :   a   c ut   r e m o v e s   o n e   o f   t h e   t w o   e dge s   t ha t   c o nn e c t   a   p i xe l   w i t h   a   t e rm i na l   S   o r   T   n o de ,   a s s o c i a t i ng  i t   t o   t h e   o b j e c t   o r   b a c k g r o un d   c l a s s .   b)   N - l i n ks :   a   c ut   r e m o v e s   t h e   l i n ks   b e t w e e n   pa i r s   o f   pi xe l s   a s s o c i a t e t o   di f f e r e n t   t e r m i n a l s .   A   c ut   i g ra p h   i s   a   s ub s e t   o f   e dg e s   w h i c h   s e pa r a t e s   t h e   no de s   i n t o   t w o   pa r t s ;   o n e   p a r t   b e l o n gs   t o   t h e   s o ur c e   a n t h e   o t h e r   b e l o n gs   t o   t h e   s i n k .   T h e   c o s t   of   a   c ut   i s   t h e   s um m a t i o n   o f   t h e   w e i gh t s   o f   i t s   e dge s .   T h e   m i n i m u m   c ut   o f   t h e   g r a p h   w i l l   ge n e r a t e   a o pt i m a l   s e gm e n t a t i o n   i t h e   i m a ge .   In  o r de t o   c a l c ul a t e   t h e   e n e rgy   f un c t i o E ,   w e   c a l c ul a t e   obs pp Dy   a nd   p , q p , q V ( y y ) a s   f o l l ow s :     ² ² ) ( 2 pB B a c k g r o u n d B pp x D y e   (14)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A ut om a t i c   f or e gr o und  de t e c t i on  bas e d   on   KD E   and   b i nar y   c l as s i f i c at i on  ( Moham m e d   L ahr ai c hi )   523   ² ² ) ( 2 p O b j O b j e c t O b j pp x D y e   (15)      ) , 1 , , pq p q p q xx V y y e d i s t p q   (16)   W h e r e   µ B :   R e pr e s e nt s   t h e   pe a k   o f   b a c kgr o un d   di s t r i b ut i o n   hi s t o gra m   r e p r e s e nt e i F i g u r e   4(b )).   µ Obj :   R e pr e s e nt s   t h e   pe a k   o f   obj e c t s   di s t ri b ut i o h i s t o gra m   r e pr e s e nt e i F i gu r e   4(b )).   σ B   a n d   σ O b j :   R e pr e s e nt s   t h e   v a r i a n c e   o f   b a c kgr o und  a n d   o bj e c t s   di s t ri b ut i o n s   r e s pe c t i v e l y .   x p ,   x q :   P i xe l s   v a l ue s   i p r o b a b i l i t y   i m a ge   D i s t ( p, q) :   E uc l i di a n   di s t a n c e   b e t w e e n   pi xe l s   p   a n d   q .   A s   s h o w n   i n   F i gu r e   4(b ),   t h e   h i s t o g r a m   o f   pr o b a b i l i t y   i m a ge   i s   b i m o da l .   µ obj   i s   t h e   m e a n   o f   t h e   f i r s t   di s t r i b ut i o n ,   a n µ B   i s   t h e   m e a n   o t h e   s e c o n di s t r i b ut i o n .   I n   ge n e r a l ,   t h e   b a c kgr o u n pi xe l s   i s   m o r e   do m i n a nt   t h a n   o b j e c t   pi xe l s ,   a n t h e   p r o b a b i l i t y   v a l ue   of   t h e   b a c kgr o u n i s   h i g h e r   t ha n   t hi s   o t h e   o bj e c t ,     S o :   µ B   >   µ Obj   µ obj ,   µ B   a nd  σ obj ,   σ B   a r e   c a l c ul a t e us i n K   m e a n s   a l go r i t hm   a p pl i e i n   p r o b a b i l i t y   i m a ge ,   w i t h   t h e   n u m b e r   o f   c l us t e i s   s e t   t o   2 .               (a )   (b )     F i gu r e   4 .   ( a )   P r o b a b i l i t y   i m a ge ,   (b H i s t o gra m   o f   pr o b a b i l i t y   i m a ge       4.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   In  o r de r   t o   v a l i da t e   t h e   p r o po s e t e c hn i que   us i n g   qua l i t a t i v e   e v a l ua t i o n ,   t hr e e   di f f e r e n t   t y pe s   of  s c e n e s   w e r e   c o n s i de r e f r o m   t h e   CD n e t 2 014  v i de o   da t a s e t ,   w h i c h   a r e   a c qui r e us i n a   f i xe c a m e r a .     T h e   f i r s t   o n e   i s   a   h i g h w a y   f r o m   B a s e l i n e   s e que n c e s   w h i c r e p r e s e n t s   a   r o a c o n t a i ni n v e h i c l e s   w i t h   n o s t a t i o n a r y   b a c kgr o un due   t o   m o v i n t r e e s   i n   l e f t   of   t h e   i m a ge ;   t h e   s i z e   of   f r a m e   i s   320× 240 .   A n t h e   s e c o n i s   a   pe de s t ri a n s   f r o m   b a s e l i n e   s e que n c e s ,   i t   i s   a pp r o p r i a t e   f o r   t e s t i ng  t h e   e ff e c t   of   i l l um i na t i o n   c h a n ge ,     t h e   s i z e   of  t h e   f r a m e   i s   360× 240 .   W h i l s t ,   t h e   t h i r i s   t h e   fo un t a i n f r o m   D y n a m i c   b a c kgr o und  s e que n c e s ,   w h i c h   r e p r e s e n t s   a   s c e na r i o   o f   d y n a m i c   b a c kgr o un due   t o   t h e   p r e s e n c e   of   m o v i n t r e e s   a n f o un t a i n;     t h e   s i z e   o f   t h e   f ra m e   i s   4 32× 288.     T o   v e r i fy   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e m e t h o d,   w e   c o m pa r e   o ur  r e s ul t s   t o   t h o s e   ob t a i n e us i n g   G a us s i a M i x t u r e   M o de l   (G M M [5]  a n K e rn e l   D e n s i t y   E s t i m a t o r   m e t h o (K D E [10] .   T h e   qua l i t a t i v e   r e s ul t s   a r e   i l l us t r a t e i n   F i gu r e   5,   w h e r e   t h e   o r i g i n   f r a m e s   of   t h e   v i d e o   s e que n c e s   a r e   s h o w n   i n   t h e   f i r s t   c o l um n,   t h e   r e s ul t s   o b t a i n e us i ng  G a us s i a n   M i x t u r e   M o de l   a r e   di s pl a y e i n   t h e   s e c o n c o l um n ,   a n t h o s e   of  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     517   -   52 6   524   K D E   m e t h o a r e   s h o w n   i n   t h e   t hi r c o l um n,   t h o s e   a c qui r e w i t h   t h e   p r o po s e m e t h o i n   t h e   f o ur t h   c o l um n,   a n t h e   f i f t c o l um r e p r e s e n t s   t h e   g r o u n d   t r u t h   i m a ge s .     T h e   i m pl e m e n t a t i o n   o f   t h e   p r o po s e a n t h e   c o m pa ri s o n   m e t h o ds   i s   de v e l o p e us i n g   O pe n c v   2. 4 . i n   C + +   e n v i r o nm e n t ,   w h e r e   t h e   G M M   i s   t e s t e b y   us i n t h e   n um b e o f   G a us s i a n s = 3 ,   t h e   num b e o f   h i s t o ri c   f r a m e s = 1 00   a n l e a rni n ra t e   α= 0 . 2 .   W h e ra s   K D E   m e t h o d   i s   i m p l e m e n t e by   us i n t h e   n u m b e r   f r a m e s   i n   b u f fe r = 100 ,   l e a rni n g   r a t e   α= 0. 2   a nd  t hr e s h o l d = 0. 6. =   A s   i l l u t r a t e i F i gu r e   5 ,   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   f i r s t   s e que n c e   i n di c a t e   t ha t   a l l   m e t h o ds   s uc c e s s f ul l y   de t e c t e t h e   f o r e gr o u n d,   w hi c h   m a y   be   e xpl a i n e by   t he   f a c t   t h a t   t h e   s e que n c e   i s   s i m p l e .   H ow e v e r ,     t h e   p r o po s e m e t h o s h o w s   m o r e   e ff e c t i v e n e s s   i n   s upp r e s s i o n   t h e   f a l s e   po s i t i v e   a n d   n e ga t i v e   pi xe l s .   I n   t h e   s e c o n s e que n c e ,   e a c h   m e t h o pr e s e n t s   a   de g r e e   of   s u c c e s s   t o   c o pe   w i t h   u n i nt e r e s t i n m o v e m e n t s   o t h e   b a c kgr o un due   t o   m o v i n t r e e s   a n f o un t a i n.   H o w e v e r   t he   r e s ul t s   o t h e   G M M   a nd  K D E   c o n t a i n   n o t   o n l y   m i s s e f o r e gr o un de t e c t i o n   b ut   a l s o   f a l s e   fo r e gr o un de t e c t i o n .   B ut   t h e   us e   of   K D E   a nd  G r a p h   c u t   h a s   i m p r o v e t h e   qua l i t y   of   de t e c t i o n ,   e s pe c i a l l y ,   t h e   c o r r e c t i o n   o f   m i s c l a s s i f i e f o r e gr o un a n b a c kg r o un d   pi xe l s .   W h e r e a s   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   t hi r s e que n c e   s h o w   t ha t   o u r   m e t h o h a s   e f fe c t i ve l y   a da pt e t o   t h e   i l l u m i na t i o c h a n ge   o f   t h e   s c e n e .   W h e r e a s   i n   t h e   qu a n t i t a t i v e   a na l y s i s ,   t hr e e   di f fe r e nt   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s ,   P r e c i s i o n,   R e c a l l   a nd  F - M e a s ur e   ha v e   b e e n   t e s t e d,   a n a r e   de f i n e a s   f o l l ow s :     T P Num be r  of  true  pos it iv e s  de te c te d P re c ision T P F P Num be r  of  pos it iv e s  de te c te d      T P Num be r  o f  tru e  p os it iv e s  d e te c te d R e c all T P F N T otal  n um be r  o f  tru e  p os it iv e s  in  g r oun d  tru th      2 P r e c i s i o n R e c a l l F M e a s u r e P r e c i s i o n R e c a l l      W h e r e   T P   de n o t e s   t rue   po s i t i v e s ,   F P   r e p r e s e n t s   f a l s e   po s i t i v e s   a n d   F N   f a l s e   n e ga t i v e s .   A m o n t h e s e   m e t ri c s ,   w e   a r e   i nt e r e s t e e s pe c i a l l y   i n   t h e   F - m e s ur e ,   w h i c h   a r e   c o m m o n l y   a c c e p t e a s   go o d   i n di c a t o r s   o f   t h e   o ve r a l l   pe r f o r m a n c e   of  t h e   b a c kgr o und  s ub t r a c t i o n   m e t h o ds .   By   d e f i n i t i o n ,   a   go o d   a l go ri t hm   i s   t h e   o n e   t ha t   p r o duc e s   a   s m a l l   n u m b e r   of   f a l s e   po s i t i v e s ,   f a l s e   n e g a t i v e s ,   a nd  hi g   F - m e s ur e   s c o r e .   T h e   a v e r a ge   r e c a l l ,   a v e r a ge   p r e c i s i o n   a nd  a v e ra ge   F - m e s u re   v a l ue s   of   e a c h   m e t h o a r e   c a l c ul a t e us i n a l l   b a s e l i n e   a nd  dy n a m i c   b a c kgr o u n s e que n c e s   a nd  i l l us t r a t e i n   T a b l e   1,   w h i c h   r e v e a l s   t h a t   t h e   pr o po s e s c h e m e   pr o duc e s   b e t t e r   F - m e s ur e   s c o r e   c o m pa r e d   t o   t h e   o t h e r s   a pp r o a c h e s ,   e i t h e r   i n   t h e   b a s e l i n e   a n dy n a m i c   b a c kgr o u n s e que n c e s ,   e xc e pt   K D E ,   w h i c h   pr e s e nt s   a   b e t t e s c o r e   i t h e   b a s e l i n e ,   b ut   o u r   m e t h o pe r f o m s   w e l l   i t h e   dy n a m i c   b a c kgr o u n s e que n c e .       T a b l e   1 .   T h e   A v e r a ge   M e t ri c s   S c o r e   o f   t h e   P r o po s e a n d   o t he r   M e t h o ds ,   N o t e   t h a t   T h e s e   R e s ul t s   O b t a i n e fr o m   CD n e t   2014   C ha l l e n ge   W e b s i t e   S e q u e n c e s   A v e ra g e   M e t ri c s   G M M [5 ]   K D E [1 0 ]   M S T   BG   M o d e l   [1 1 ]   D CB   [1 5 ]   P ro p o s e d   M e t h o d   Ba s e l i n e   P re c i s i o n   0 . 8 4 6 1   0 . 9 2 2 3   0 . 8 8 7 0   0 . 9 0 7 0   0 . 9 0 1 1   Re c a l l   0 . 8 1 8 0   0 . 8 9 6 9   0 . 8 1 3 7   0 . 7 1 2 3   0 . 8 4 6 5   F - M e a s u re   0 . 8 2 4 5   0 . 9 0 9 2   0 . 8 4 5 0   0 . 7 6 9 5   0 . 8 7 2 9   D y n a m i c   Ba c k g o u rn d   P re c i s i o n   0 . 5 9 8 9   0 . 5 7 3 2   0 . 5 5 1 5   0 . 7 6 3 2   0 . 6 0 2 1   Re c a l l   0 . 8 3 4 4   0 . 8 0 1 2   0 . 7 3 9 2   0 . 5 8 0 3   0 . 6 8 1 5   F - M e a s u re   0 . 6 3 3 0   0 . 5 9 6 1   0 . 5 9 5 3   0 . 6 1 4 9   0 . 6 3 9 3       A s   de m o n s t ra t e a b o ve ,   t h e   c o m b i n a t i o n   o f   K D E   a nd  G ra p h   Cu t   m e t h o ds   i m p r o v e s   t h e   qua l i t y   of  r e s ul t s   a s   s h o w n   i n   c o m pa ra t i v e   r e s ul t s ,   b e c a us e ,   i t   e xpl o i t s   t h e   c o r r e l a t i o n   t h a t   e xi s t s   b e t w e e n   t h e   i n t e n s i t i e s   of   n e i g h b o r i ng  p i xe l s ,   w h i c a c h i e v e   hi g h e r   de t e c t i o a c c ur a c y   i n   t h e   p r e s e n c e   o f   d y n a m i c   b a c kg r o un d .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A ut om a t i c   f or e gr o und  de t e c t i on  bas e d   on   KD E   and   b i nar y   c l as s i f i c at i on  ( Moham m e d   L ahr ai c hi )   525   O ri g i n a l   I m a g e   G M M   K D E   M e t h o d   P ro p o s e d   M e t h o d   G ro u n d   T ru t h               F ra m e   6 9             F ra m e   8 2             F ra m e   1 1 2 5             F ra m e   3 5 0             F ra m e   5 8 4             F ra m e   9 2 5             F ra m e   7 2 0             F ra m e   1 1 5 0     F i gu r e   5 .   R e s ul t s   o f   t h e   p r o po s e d,   G M M   a n d   K D E   m e t h o ds     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     517   -   52 6   526   5.   C O N C LU S I O N   T h e   pu r po s e   of   t h e   c urr e n t   pa pe r   i s   t o   de t e c t   m o v i n o b j e c t s   f r o m   t h e   b a c kgr o u n d,   b y   t a c kl i n t w i s s ue s ,   e xpl o i t i n g   t h e   c o rr e l a t i o n   b e t w e e n   n e i g h b o r i n g   pi xe l s   a n a v o i t h e   us e   a   g l o b a l   t hr e s h o l d.   S o   f i r s t l y   w e   ge n e r a t e   a   pr o b a b i l i t y   i m a ge   us i n K e rn e l   D e n s i t y   E s t i m a t i o n   m e t h o d,   s e c o n dl y ,   i n s t e a o f   t hr e s h o l t h e   pr o b a b i l i t y   i m a ge   t o   e xt ra c t   m o v i n p i xe l s ,   t hi s   t a s i s   a c hi e v e by   us i n t h e   g ra p h   c ut   a l go ri t hm ,   w h i c h   m i ni m i z e   a n   e n e r gy   f un c t i o n ,   t ha t   i s   e qui v a l e n t   t o   c l a s s i fy i n e a c h   pi xe l   i n t o   t h e   b a c kgr o un o r   t h e   fo r e gr o u n d.   T hi s   a pp r o a c h   ha s   b e e n   t e s t e i CD n e t 2014   v i de o   da t a s e t ,   a nd  t h e   o b t a i n e r e s ul t s   de m o n s t r a t e   i t s   e f fe c t i ve n e s s   i n   f o r e gr o u n de t e c t i o n   w i t h   l e s s   m e m o r y   r e qui r e m e n t   a n t i m e   c o n s um i ng,   c o m pa r e t o   t h e   o t h e r s   m e t h o ds .       R EF ER EN C ES   [ 1]   S a t i s K um a r   N ,   a nd  G .   S ho bha .   B a c kg r o und  M o de l i ng   t o   D e t e c t   F o r e g r o und  O bj e c t s   B a s e o A N N   a nd  S pa t i o - T e m po r a l   A na l y s i s .   I ndone s i an   J our n al   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng  a nd  C om put e r   Sc i e nc e   20 17;   1 5( 4 ) :   151 - 160 .   [ 2]   X Y ,   D o ng  J ,   Z ha ng   B ,   a nd  X D .   B a c kg r o und  m o de l i ng   m e t ho ds   i v i de o   a na l y s i s :   A   r e v i e w   a nd  c o m pa r a t i v e   e v a l ua t i o n.   C A A I   T r an s ac t i on s   o I n t e l l i ge nc e   T e c hn ol o gy   201 6;   1 ( 1) :   43 - 60.   [ 3]   Y a o   G ,   L e i   T ,   Z ho ng   J ,   J i a ng   P ,   a nd  J i a   W .   C o m pa r a t i v e   E v a l u a t i o of   B a c k g r o und  S ubt r a c t i o A l go r i t hm s   i R e m o t e   S c e ne   V i de o s   C a p t ur e d   by   M W I R   S e ns o r s .   Se ns o r s   20 17;   17 :   1945.   [ 4]   T hi e r r y   B ,   S a j i J ,   M a r y a m   S ,   a nd  S o o K i   J .   D e e N e ur a l   N e t w o r C o nc e pt s   f o r   B a c kg r o und  S ubt r a c t i o n:   A   S y s t e m a t i c   R e v i e w   a nd   C o m pa r a t i v e   E v a l u a t i o n.   C oR R .   2 018;   a bs / 1811 . 052 55 .   [ 5]   S t a uf f e r   C   a nd  G r i m s o W .   E .   L .   A da pt i v e   b a c kg r o und  m i x t ur e   m o de l s   f o r   r e a l - t i m e   t r a c ki ng .   I E E E   C om p ut e r   Soc i e t y   C onf e r e nc e   o C om pu t e r   V i s i on   an P at t e r R e c o gni t i on   1 999;   C a t .   N o   P R 00149 .   [ 6]   Z i v ko v i c   Z .   I m pr o v e A da pt i v e   G a us s i a M i xt u r e   M o de l   f o r   B a c kg r o un S ub t r a c t i o n.   17t I nt e r n at i ona l   C onf e r e nc e   on   P at t e r n   R e c og ni t i on   ( I C P R )   2004 .   [ 7]   X i a ,   H a i y i ng ,   S o ng   S ,   a nd  H e   L .   A   m o di f i e G a us s i a m i x t u r e   b a c kg r o und  m o de l   v i a   s p a t i o t e m po r a l   di s t r i bu t i o w i t h   s ha do w   d e t e c t i o n.   J o ur n al   o f   Si g na l ,   I m a ge   and   V i de P r oc e s s i ng   201 5;   10 ( 2 ) :   343 - 350 .     [ 8]   M o ur a M ,   M a ha   H   a n A l i   D .   C o m pa r a t i v e   s t udy   o f   s t a t i s t i c a l   b a c kg r o und  m o de l i ng   a nd  s ub t r a c t i o n.   I nd one s i a J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e ,   2017;   8( 2 ) :   287 295 .     [ 9]   B o ut a i n a   H ,   M o ha m m e E l   H a j   T ,   R a c h i O u l a d   H a j   T   a nd  R do ua F .   D e t e c t i ng   a nd   S ha do w s   i n   t h e   H S V   C o l o r   S pa c e   us i ng   D y na m i c   T hr e s ho l d s ,   I nt e r na t i ona l   J our nal   of   E l e c t r i c a l   an C om pu t e r   E n gi ne e r i n g,   2018;   8 ( 3 ) :   1513 - 152 1 .   [ 10]   E l g a m m a l   A ,   H a r w o o d   D   a nd  D a v i s   L .   N o n - pa r a m e t r i c   m o de l   f o r   ba c kg r o und  s ubt r a c t i o n.   E ur ope an  C onf e r e nc e   on  C om put e r   V i s i on S pr i nge r   B e r l i n   H e i de l be r g   2000 .     [ 11]   P a r k   J . G   a n L e e   C .   B a y e s i a r ul e - ba s e c o m pl e ba c kg r o und  m o de l i ng   a nd  f o r e g r o und  de t e c t i o n.   O pt i c a l   E ngi ne e r i n g   2010;   49 ( 2) .     [ 12]   X i qun  L .   A   m ul t i s c a l e   s p a t i o - t e m po r a l   ba c kg r o und  m o de l   f o r   m o t i o de t e c t i o n" ,   I E E E   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on   I m age   P r oc e s s i ng   ( I C I P )   2 01 4.   [ 13]   L e e   J .   a nd   P a r M .   A a da pt i v e   ba c kg r o und  s ubt r a c t i o m e t ho ba s e o ke r ne l   de n s i t y   e s t i m a t i o n.   Se ns or s   ( B as e l ,   Sw i t z e r l a nd)   2 012;   12( 9) :   1227 9 12 300 .   [ 14]   S ha M ,   D e ng   J . D ,   a nd  W o o df o r B . J .   A   S e l f - a da p t i v e   C o de B o o k   ( S A C B )   m o de l   f o r   r e a l - t i m e   ba c kg r o und   s ubt r a c t i o n.   I m a ge   and   V i s i on   C om pu t i ng   20 15;   38:   52 64 .   [ 15]   R a w i t a s   K   a nd  W o r a p a K .   F o r e g r o und  s e g m e n t a t i o i a   v i d e o   b y   us i ng   a   nov e l   d y na m i c   c o de boo k.   13t h   I nt e r n at i on al   C o nf e r e nc e   on  E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng / E l e c t r o ni c s ,   C om put e r ,   T e l e c om m un i c a t i ons   a nd  I nf o r m a t i o T e c hnol o gy   ( E C T I - C O N )   201 6.   [ 16]   H e i kk i l a   M   a nd  P i e t i k a i ne M .   A   t e xt ur e - ba s e m e t ho f o r   m o de l i n g   t he   ba c kg r o und  a nd  de t e c t i ng   m o v i ng  o bj e c t s .   I E E E   T r an s a c t i on s   o P at t e r n   A na l y s i s   a nd  M a c h i ne   I nt e l l i ge nc e   2 006;   28 ( 4 ) :   657 66 2.   [ 17]   Z ha o   G   a nd  P i e t i k a i ne   M .   D y na m i c   t e xt ur e   r e c o g ni t i o us i ng   l o c a l   bi na r y   pa t t e r n s   w i t a a p pl i c a t i o t o   f a c i a l   e xpr e s s i o ns .   I E E E   T r ans a c t i on s   on   P at t e r n   A na l y s i s   and   M ac h i ne   I nt e l l i ge nc e   2 007;   29( 6) :   915 928 .   [ 18]   Z ha ng   S ,   Y a o   H ,   a n L i S .   D y na m i c   ba c kg r o und  m o de l i ng   a nd   s ub t r a c t i o us i ng   s pa t i o - t e m po r a l   l o c a l   b i n a r y   pa t t e r ns .   15 t h   I E E E   I nt e r n at i on al C o nf e r e nc e   on   I m age   P r oc e s s i ng   ( I C I P )   2008 .     [ 19]   Bi l o de a G .   A ,   J o do i J .   P ,   a nd  S a uni e r   N .   C ha ng e   de t e c t i o i f e a t ur e   s pa c e   u s i ng   l o c a l   bi na r y   s i m i l a r i t y   pa t t e r n s .   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   C om pu t e r   &   R ob ot   V i s i on   201 3;   10 ( 1 ) .   [ 20]   L i m   L o n g   A ,   H a c e r   Y a l i m   K .   " F o r e g r o und  S e g m e nt a t i o U s i ng   C o nvo l ut i o na l   N e u r a l   N e t w o r ks   f o r   M u l t i s c a l e   F e a t ur e   E nc o di ng .   P at t e r n   R e c ogn i t i o L e t t e r s   20 18.   [ 21]   W a ng   Y ,   L uo  Z .   M ,   a n J o do i P .   M .   I nt e r a c t i v e   D e e L e a r ni ng   M e t ho f o r   S e gm e nt i ng   M o v i ng  O bj e c t s   P at t e r n   R e c ogni t i on  L e t t e r   201 6.   [ 22]   V i j a y a M   a nd   M o ha n   R .   M o v i ng   o bj e c t   de t e c t i o us i ng   v e c t o r   i m a g e   m o de l .   O p t i k   2 018;   168:   963 - 973 .   [ 23]   M o ha m m a dr e z a   B ,   T ung   D i n D ,   a nd  R i g o l l   G .   A   D e e C o nvo l ut i o na l   N e u r a l   N e t w o r f o r   V i d e o   S e que nc e   B a c kg r o und  S ub t r a c t i o n.   P at t e r n   R e c ogn i t i o n   2017 .   [ 24]   Y ur i   Y .   B M a r i e - pi e r r e   J I nt e r a c t i v e   g r a ph  c ut s   f o r   o pt i m a l   bo un da r y   a nd  r e g i o s e g m e nt a t i o o f   o bj e c t s   i n   N - i m a g e s .   I E E E   I n t e r na t i ona l   C o nf e r e nc e   o C om put e r V i s i on   2 001 .   [ 25]   K ha l i H ,   D r i s s   M   a n Y o us s e f   C .   I nt e r a c t i v e   R O I   S e g m e nt a t i o us i ng   G r a ph  C ut s .   n t e r na t i ona l   J o ur n al   o G r aph i c s ,   V i s i on  and   I m age P r oc e s s i n g   2 009;   9( 6 ) :   1 - 6.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.