陰影檢測裝置及方法與流程

2023-10-09 05:58:44 1

本發明涉及信息技術領域，尤其涉及一種陰影檢測裝置及方法。

背景技術：

隨著信息技術的不斷發展，數字攝像產品的應用日益普遍，圖像處理技術也隨之快速發展。為了在視頻圖像中檢測、分割或追蹤物體，背景提取經常被採用。背景提取算法的目的在於從靜止的或緩慢運動的場景(又稱為背景)中識別運動物體(又稱為前景)。但是，運動物體的檢測結果受到陰影的影響。通常，陰影在物體的相鄰區域移動，因此有可能被錯誤的識別為運動物體。在很多計算機視覺的應用中，陰影被認為是導致錯誤的物體識別和追蹤以及運動物體分割混亂的重要因素。因此，在計算機視覺領域，對於陰影的檢測和去除是非常重要的。

目前，很多算法被用於進行陰影的檢測，例如，可以使用基於熵、梯度或仿射傳播的算法來進行陰影檢測。

應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發明的技術方案進行清楚、完整的說明，並方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發明的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

技術實現要素：

當利用上述現有的方法進行陰影檢測時，計算和判斷方法較為複雜，導致檢測效率較低。

本發明實施例提供一種陰影檢測裝置及方法，直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種陰影檢測裝置，包括：第一生成單元，所述第一生成單元用於生成輸入圖像的背景圖像；第二生成單元，所述第二生成單元 用於根據所述輸入圖像和所述背景圖像，生成二值化前景圖像；確定單元，所述確定單元用於針對所述二值化前景圖像中每一個像素值為1的像素，當所述輸入圖像中與所述像素對應的像素的亮度小於所述背景圖像中與所述像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內時，將所述二值化前景圖像中的像素值為1的所述像素確定為陰影。

根據本發明實施例的第二方面，提供一種陰影檢測方法，包括：生成輸入圖像的背景圖像；根據所述輸入圖像和所述背景圖像，生成二值化前景圖像；針對所述二值化前景圖像中每一個像素值為1的像素，當所述輸入圖像中與所述像素對應的像素的亮度小於所述背景圖像中與所述像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內時，將所述二值化前景圖像中的像素值為1的所述像素確定為陰影。

本發明的有益效果在於：直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

參照後文的說明和附圖，詳細公開了本發明的特定實施方式，指明了本發明的原理可以被採用的方式。應該理解，本發明的實施方式在範圍上並不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條款的範圍內，本發明的實施方式包括許多改變、修改和等同。

針對一種實施方式描述和/或示出的特徵可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特徵相組合，或替代其它實施方式中的特徵。

應該強調，術語「包括/包含」在本文使用時指特徵、整件、步驟或組件的存在，但並不排除一個或更多個其它特徵、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

所包括的附圖用來提供對本發明實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，用於例示本發明的實施方式，並與文字描述一起來闡釋本發明的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1是本發明實施例1的陰影檢測裝置的結構示意圖；

圖2是本發明實施例2的電子設備的結構示意圖；

圖3是本發明實施例2的電子設備的系統構成的一示意框圖；

圖4是本發明實施例3的陰影檢測方法的流程圖；

圖5是本發明實施例4的陰影檢測方法的流程圖。

具體實施方式

參照附圖，通過下面的說明書，本發明的前述以及其它特徵將變得明顯。在說明書和附圖中，具體公開了本發明的特定實施方式，其表明了其中可以採用本發明的原則的部分實施方式，應了解的是，本發明不限於所描述的實施方式，相反，本發明包括落入所附權利要求的範圍內的全部修改、變型以及等同物。

實施例1

圖1是本發明實施例1的陰影檢測裝置的結構示意圖。如圖1所示，該裝置100包括：

第一生成單元101，用於生成輸入圖像的背景圖像；

第二生成單元102，用於根據該輸入圖像和背景圖像，生成二值化前景圖像；

確定單元103，用於針對該二值化前景圖像中每一個像素值為1的像素，當該輸入圖像中與該像素對應的像素的亮度小於該背景圖像中與該像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內時，將該二值化前景圖像中的像素值為1的該像素確定為陰影。

由上述實施例可知，直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

在本實施例中，輸入圖像可根據現有方法而獲得。例如，該輸入圖像可通過提取監控視頻中的某一幀圖像而獲得。而該監控視頻可通過安裝在監測區域的攝像裝置而獲得。

在本實施例中，作為檢測對象的陰影可以是運動物體的陰影，也可以是運動物體的陰影以及靜止物體和緩慢移動物體的陰影。

在本實施例中，可使用現有方法生成輸入圖像的背景圖像。例如，使用背景模型來獲得背景圖像，其中，該背景模型可使用現有的背景模型。例如，該背景模型可以是使用平均背景法建立的模型或者高斯混合模型等。

在本實施例中，該背景模型可使用能夠檢測移動緩慢或在一定時間內靜止的物體 的背景模型。這樣，通過使用能夠檢測靜止物體或緩慢移動物體的背景模型，能夠檢測出靜止物體或緩慢移動物體的陰影。

在本實施例中，第二生成單元102，用於根據該輸入圖像和生成的背景圖像，生成二值化前景圖像。其中，可使用現有方法生成二值化前景圖像。

例如，通過比較背景圖像和輸入圖像，將明顯不同的像素在輸入圖像中的相應像素的像素值置為1，將其餘像素的像素值置為0，則像素值為1的該像素即為前景像素。其中，該前景圖像是二值化圖像，前景像素的像素值為1，其餘像素的像素值為0。

在本實施例中，在生成二值化的前景圖像之後，確定單元103針對該二值化前景圖像中每一個像素值為1的像素，即針對每一個前景像素，當該輸入圖像中與該像素對應的像素的亮度小於該背景圖像中與該像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內時，將該二值化前景圖像中的像素值為1的該像素確定為陰影。

在本實施例中，該輸入圖像中與該像素對應的像素以及該背景圖像中與該像素對應的像素，指的是輸入圖像和背景圖像中坐標與像素值為1的該像素的坐標相同的像素。

在本實施例中，兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內，例如是指兩個對應的像素的紅、綠、藍各自的顏色值之比均在預定範圍之內。其中，該預定範圍可根據實際需要而設定。

在本實施例中，紅、綠、藍各自的顏色值可以是歸一化的顏色值。通過計算歸一化後的顏色值之比，能夠更加準確的反映顏色的變化情況，從而進一步提高檢測結果的準確性。

例如，對於二值化前景圖像中的像素值為1的像素Fp，其在輸入圖像中的相應像素Ip的亮度為s，在背景圖像中的相應像素Bp的亮度為S。其中，亮度s和S可以用灰度值來衡量。

例如，像素Bp和像素Ip的顏色值可以根據以下的公式(1)和(2)計算：

Uniform_R＝R/(R+G+B)

Uniform_G＝G/(R+G+B) (1)

Uniform_B＝B/(R+G+B)

Uniform_r＝r/(r+g+b)

Uniform_g＝g/(r+g+b) (2)

Uniform_b＝b/(r+g+b)

其中，Uniform_R、Uniform_G、Uniform_B分別表示像素Bp的紅、綠、藍的歸一化的顏色值，Uniform_r、Uniform_g、Uniform_b分別表示像素Ip的紅、綠、藍的歸一化顏色值，R、G、B分別表示像素Bp的紅、綠、藍的顏色值，r、g、b分別表示Ip的紅、綠、藍的顏色值。

在本實施例中，該裝置還具有一判斷單元(未圖示)，該判斷單元用於判斷是否滿足以下條件：該輸入圖像中與該像素對應的像素的亮度小於該背景圖像中與該像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內，即判斷是否滿足以下的條件式(3)：

s<S&&T1<Uniform_r/Uniform_R<T2&&T1<Uniform_g/Uniform_G<T2&&T1<Uniform_b/Uniform_B<T2

(3)

其中，s和S分別表示像素Ip和Bp的亮度，Uniform_R、Uniform_G、Uniform_B分別表示像素Bp的紅、綠、藍的歸一化的顏色值，Uniform_r、Uniform_g、Uniform_b分別表示像素Ip的紅、綠、藍的歸一化顏色值，T1和T2為該預定範圍的下限和上限，其數值可根據實際需要而設置，例如，T1＝0.85，T2＝1.15，「&&」表示邏輯「與」運算。

在本實施例中，該判斷單元可設置在確定單元103內，也可獨立於確定單元103而設置。

在本實施例中，該裝置還可以包括：去除單元104，用於將二值化前景圖像中被確定為陰影的該像素的像素值置為0。這樣，通過將檢測為陰影的該像素的像素值置為0，從而將陰影從前景像素中排除，能夠準確的檢測運動物體。

在本實施例中，去除單元104為可選部件，在圖1中用虛線框表示。

由上述實施例可知，直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

實施例2

本發明實施例還提供了一種電子設備，圖2是本發明實施例2的電子設備的結構示意圖。如圖2所示，電子設備200包括陰影檢測裝置201，其中，陰影檢測裝置201的結構和功能與實施例1中的記載相同，此處不再贅述。

圖3是本發明實施例2的電子設備的系統構成的一示意框圖。如圖3所示，電子設備300可以包括中央處理器301和存儲器302；存儲器302耦合到中央處理器301。該圖是示例性的；還可以使用其它類型的結構，來補充或代替該結構，以實現電信功 能或其它功能。

如圖3所示，該電子設備300還可以包括：輸入單元303、顯示器304、電源305。

在一個實施方式中，實施例1所述的陰影檢測裝置的功能可以被集成到中央處理器301中。其中，中央處理器301可以被配置為：生成輸入圖像的背景圖像；根據所述輸入圖像和所述背景圖像，生成二值化前景圖像；針對所述二值化前景圖像中每一個像素值為1的像素，當所述輸入圖像中與所述像素對應的像素的亮度小於所述背景圖像中與所述像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內時，將所述二值化前景圖像中的像素值為1的所述像素確定為陰影。

其中，中央處理器301還可以被配置為：將所述二值化前景圖像中被確定為陰影的所述像素的像素值置為0。

其中，所述兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內是指所述兩個對應的像素的紅、綠、藍各自的顏色值之比均在預定範圍之內。

其中，所述紅、綠、藍各自的顏色值是歸一化的顏色值。

在另一個實施方式中，實施例1所述的陰影檢測裝置可以與中央處理器301分開配置，例如可以將陰影檢測裝置配置為與中央處理器301連接的晶片，通過中央處理器301的控制來實現陰影檢測裝置的功能。

在本實施例中電子設備300也並不是必須要包括圖3中所示的所有部件。

如圖3所示，中央處理器301有時也稱為控制器或操作控制項，可以包括微處理器或其它處理器裝置和/或邏輯裝置，中央處理器301接收輸入並控制電子設備300的各個部件的操作。

存儲器302，例如可以是緩存器、快閃記憶體、硬驅、可移動介質、易失性存儲器、非易失性存儲器或其它合適裝置中的一種或更多種。並且中央處理器301可執行該存儲器302存儲的該程序，以實現信息存儲或處理等。其它部件的功能與現有類似，此處不再贅述。電子設備300的各部件可以通過專用硬體、固件、軟體或其結合來實現，而不偏離本發明的範圍。

由上述實施例可知，直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

實施例3

本發明實施例還提供一種陰影檢測方法，其對應於實施例1的陰影檢測裝置。圖 4是本發明實施例3的陰影檢測方法的流程圖。如圖4所示，該方法包括：

步驟401：生成輸入圖像的背景圖像；

步驟402：根據該輸入圖像和背景圖像，生成二值化前景圖像；

步驟403：針對該二值化前景圖像中每一個像素值為1的像素，當輸入圖像中與該像素對應的像素的亮度小於背景圖像中與該像素對應的像素的亮度、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內時，將該二值化前景圖像中的像素值為1的該像素確定為陰影。

在本實施例中，生成背景圖像和二值化前景圖像以及確定陰影的方法與實施例1中的記載相同，此處不再贅述。

由上述實施例可知，直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

實施例4

本發明實施例還提供一種陰影檢測方法，其對應於實施例1的陰影檢測裝置。圖5是本發明實施例4的陰影檢測方法的流程圖。如圖5所示，該方法包括：

步驟501：生成輸入圖像的背景圖像；

步驟502：根據該輸入圖像和背景圖像，生成二值化前景圖像；

步驟503：將對二值化前景圖像進行像素計數的初始值設為1；

步驟504：判斷像素計數是否小於像素總數；其中，當判斷結果為「是」時，進入步驟505，當判斷結果為「否」時，結束處理；

步驟505：判斷當前像素的像素值是否為1；其中，當判斷結果為「是」時，進入步驟506，當判斷結果為「否」時，進入步驟507；

步驟506：判斷是否滿足以下條件：輸入圖像中與當前像素對應的像素的亮度s小於背景圖像中與當前像素對應的像素的亮度S、且兩個對應的像素的顏色變化在預定範圍之內；其中，當判斷結果為「是」時，進入步驟508，當判斷結果為「否」時，進入步驟507；

步驟507：將像素計數值加1；

步驟508：將當前像素確定為陰影；

步驟509：將當前像素的像素值置為0。

在本實施例中，步驟504中作為比較對象的像素總數可以是前景圖像的像素總 數，也可以是前景圖像中的預定區域的像素總數。

在本實施例中，可按照像素的排列順序依次進行檢測，例如，按照像素的坐標進行排序，從而逐個進行檢測。

在本實施例中，生成背景圖像和二值化前景圖像以及確定陰影的方法與實施例1中的記載相同，此處不再贅述。

由上述實施例可知，直接根據輸入圖像和背景圖像中相應像素的亮度和顏色的變化來判斷前景圖像中的像素是否為陰影，計算方法簡單，檢測快速且準確。

本發明實施例還提供一種計算機可讀程序，其中當在陰影檢測裝置或電子設備中執行所述程序時，所述程序使得計算機在所述陰影檢測裝置或電子設備中執行實施例3或實施例4所述的陰影檢測方法。

本發明實施例還提供一種存儲有計算機可讀程序的存儲介質，其中所述計算機可讀程序使得計算機在陰影檢測裝置或電子設備中執行實施例3或實施例4所述的陰影檢測方法。

本發明以上的裝置和方法可以由硬體實現，也可以由硬體結合軟體實現。本發明涉及這樣的計算機可讀程序，當該程序被邏輯部件所執行時，能夠使該邏輯部件實現上文所述的裝置或構成部件，或使該邏輯部件實現上文所述的各種方法或步驟。本發明還涉及用於存儲以上程序的存儲介質，如硬碟、磁碟、光碟、DVD、flash存儲器等。

以上結合具體的實施方式對本發明進行了描述，但本領域技術人員應該清楚，這些描述都是示例性的，並不是對本發明保護範圍的限制。本領域技術人員可以根據本發明的精神和原理對本發明做出各種變型和修改，這些變型和修改也在本發明的範圍內。