一種運動陰影檢測方法和裝置的製作方法

2023-09-22 23:42:25

專利名稱：一種運動陰影檢測方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及運動物體檢測技術領域，特別涉及一種運動陰影檢測方法和裝置。
背景技術：
視頻監控系統一般都有M小時全天候的要求，然而由於太陽光照產生的運動陰影對視頻監控系統的影響是比較顯著的，並對後續的跟蹤、識別造成負面影響，導致錯誤率大大上升，使系統的整體性能下降。因此，在光照條件下如何去除運動陰影成為了現有技術亟需解決的問題。

圖1為現有所採用的運動陰影檢測方法的工作流程圖，如圖1所示，該流程包括步驟101 對當前幀圖像進行去噪處理，將去噪處理後的圖像作為當前幀。需要說明的是，在本步驟中，當前幀圖像可能是含有噪聲的圖像，噪聲會對後續的運動陰影去除產生影響，因此，需要對當前幀進行去噪處理。具體如何對圖像進行去噪處理已為現有技術，這裡不再贅述。步驟102 對當前幀各個像素的Y值進行多高斯模型維護。在本步驟中，Y值多高斯模型維護是對圖像歷史亮度信息的統計，對各個像素的Y 值進行多高斯模型維護為計算當前幀各個像素的Y值的均值和方差，具體可包括噹噹前幀為第一幀時，將當前幀圖像中的每個像素點上的Y分量值作為相應像素的Y值的均值，並為當前幀各個像素的Y值的方差設定一個初始值σ，其值大小與背景變化速率有關，背景變化越大，σ取值越大，一般取值範圍為O J，Aj = (1 一3)· A-W + 3·Za , =O-^-irZ-U』其中，所述3為背景學習速率，其值與圖像的變化速率有關，圖像變化越快J越大； 反之J越小，一般5的取值為0.01^5^0.2,所述η為閾值增益，且對於高斯模型來說，η =
2 · 5 ο步驟103 根據像素Y值的高斯模型，檢測出當前幀的前景像素。在本步驟中，令判斷像素是否為前景像素的閾值為Ti, k，則檢測當前幀的前景像素包括當du > Ti,k時，判斷fi,k為前景像素；否則，判斷fi,k為背景像素。步驟104 判斷當前幀是否需要去除運動陰影，如果是，執行步驟105 ；否則，執行步驟108。在本步驟中，判斷當前幀是否需要去除運動陰影是根據實際需求來確定的，還可以其它條件來判斷是否需要去除運動陰影，以不影響本發明實施例的實現為準。步驟105 根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景像素中的運動陰影像素。對於步驟103檢測出的所有前景像素，還需進一步判斷這些像素中是否還有陰影像素，具體為噹噹前幀某個前景像素點的像素值為該像素點的均值的0. 4-1. 0倍時，判斷為該前景像素點為運動陰影；否則，該像素點即為前景像素點。步驟106 根據平滑度信息去除前景像素中的運動陰影像素。對於步驟105中得到的去除運動陰影像素的前景像素，還可以進一步採用以設定的閾值對其進行平滑度處理的過程，具體為設Ym,n為像素點(m，η)位置上的像素值，則當設定的閾值< (|Ym,n_Y
m-1, η I + I Ym，η ^m, η-1 I + I ^m, η Ym-1，η-1 I + I Ym-1，η ^m, η-1 )，則判斷為當前(m，η)位置上的像素為陰影像素；否則，判斷為前景像素。需要說明的是，本步驟中的操作可以是直接對步驟103中得到的前景像素進行處理，即步驟105是可以省略的。還需說明的是，本步驟的操作也是可以省略的，即執行完步驟105的操作後，可直接執行步驟107的操作。步驟107 根據藍波段信息去除前景像素中的運動陰影像素。對於上述得到的前景像素，還可以採用如下方式進行進一步處理，具體為當滿足(FB/BB > FR/BR) Λ (FB/BB > FG/BG)時，判斷當前像素點為運動陰影像素；否則，判斷為前景像素。其中，所述FR為當前像素點R分量值，所述BR為當前像素點R 分量均值，所述re為當前像素點G分量值，所述BG為當前像素點G分量均值，所述ra為當前像素點B分量值，所述BB為當前像素點B分量均值，所述Λ為併集。需要說明的是，該步驟的操作也是可以省略的。步驟108 將剩餘的前景像素作為去除運動陰影的當前幀。在完成了上述處理後，即得到了去除運動陰影的圖像。至此，即完成了現有所採用的運動陰影檢測方法的整個工作流程。通過上述分析可以看出，現有所採用的運動陰影檢測方法，雖然能夠檢測出運動陰影，但是並沒有考慮陰影邊緣對運動陰影檢測的影響，因此，可能會對運動目標檢測造成影響。

發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種運動陰影檢測方法，能夠在不影響運動目標檢測的情況下，有效地檢測出運動陰影。本發明還提供了一種運動陰影檢測裝置，能夠在不影響運動目標檢測的情況下， 有效地檢測出運動陰影。為了達到上述目的，本發明提出的技術方案為—種運動陰影檢測方法，該方法包括對當前幀圖像進行去噪處理，將去噪處理後的圖像作為當前幀；對當前幀各個像素的Y值進行多高斯模型維護；對當前幀各個像素的UV值進行多高斯模型維護；
根據維護的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素；根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景像素中的運動陰影像素；根據平滑度信息去除前景像素中的運動陰影像素；根據藍波段信息去除前景像素中的運動陰影像素。所述對當前幀各個像素的UV值進行多高斯模型維護包括噹噹前幀為第一幀時，將當前幀圖像中的每個像素點上的U分量、V分量以及 (U-V)分量值作為相應像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，並為當前幀各個像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差設定初始值σ，2彡σ彡3 ；噹噹前幀為除第一幀的其它幀時，令fi,k為第i幀像素點k位置上的像素亮度值， μ 為第i幀像素點k位置上亮度值的均值，σ uk為第i幀像素點k位置上亮度值的方差， fUi,k為第i幀像素點k位置上的U分量的像素值，令fVi,k為第i幀像素點k位置上的V分量的像素值，μ Ui, k為第i幀像素點k位置上U分量的均值，μ Vi, k為第i幀像素點k位置上V分量的均值，ο Uu為第i幀像素點k位置上U分量的方差，。義^為第丨幀像素點讓位置上V分量的方差，σ UVi,k為第i幀像素點k位置上(U-V)的方差，du= f^-μ^Ι, dUu= IfUiik-μUubdVu= IfVuk-UVuJ^UVuk= I (風,「 ,》-(μUiik-μVi,k) I，Ti, k= η · Oi^jTUi,,= ηυν· OUiikjTVi,,= nOT· OVi,,, Tuvi,,= ηυν·。uVi,k，則，當Cli, k > Ti, k 時，μ Ui, k = μ Ui^1, k，σ Ui, k = σ Ui^1, k，μ Vi, k = μ Vi^1, k，σ Vijk = oVi-u，yUVi,k= μ UVi^1,,, QUVi,,= OUVi-U;否貝, σ /,Α =(1-8)-συ,_λΛ + d·dUKk ,JuVilc =(l-d)-MV^k + d· JVijc ,aVlJ( = (1 -5)·+ d·dVik， μ ν^={\-δ)· μυν,^^δ· JUViji ,Guvijl ={\-d)· CjUVl^ +d-dUVtJi，所述 ηυν 為 UV 分量閾
值增益。所述根據維護的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素包括當滿足(fi,k< μ H,k) Λ (ClUi, k < TUi,,) Λ (ClVi, k < TVi,,) Λ (ClUVi, k < TUVi,,) 或du < Ti,k時，判斷當前像素點為背景像素；否則，判斷當前像素點為前景像素。所述根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景像素中的運動陰影像素包括噹噹前幀某個前景像素點的像素值為該像素點的均值的0. 4-1. O倍時，判斷為該前景像素點為運動陰影；否則，該像素點即為前景像素點。所述根據平滑度信息去除前景像素中的運動陰影像素包括當設定的閾值< (|Ym,n_Y
m-1, η I + I Ym，η ^m, η-1 I + I ^m, η Ym-1，η-1 I + I Ym-1，η ^m, η-1 )，則判斷為當前(m，n)位置上的像素為陰影像素；否則，判斷為前景像素，其中，Ym,n為像素點(m，n) 位置上的像素值。所述根據藍波段信息去除前景像素中的運動陰影像素包括當滿足(FB/BB > FR/BR) Λ (FB/BB > FG/BG)時，判斷當前像素點為運動陰影像素；否則，判斷為前景像素，其中，所述FR為當前像素點R分量值，所述BR為當前像素點R 分量均值，所述re為當前像素點G分量值，所述BG為當前像素點G分量均值，所述ra為當前像素點B分量值，所述BB為當前像素點B分量均值，所述Λ為併集。
—種運動陰影檢測裝置，該裝置包括去噪單元，第一維護單元、第二維護單元，前景檢測單元、第一去除單元、第二去除單元和第三去除單元，其中，所述去噪單元，用於對當前幀圖像進行去噪處理，將去噪處理後的圖像作為當前幀；所述第一維護單元，用於對去噪單元去噪處理後的當前幀各個像素的Y值進行多高斯模型維護；第二維護單元，用於對第一維護單元進行Y值多高斯模型維護後的當前幀各個像素的UV值進行多高斯模型維護；所述前景檢測單元，用於根據第二維護單元維護的UV值的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素；所述第一去噪單元，用於根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景檢測單元檢測出的前景像素中的運動陰影像素；所述第二去噪單元，用於根據平滑度信息去除所述第一去噪單元去除了運動陰影像素的前景像素；所述第三去噪單元，用於根據藍波段信息去除第二去噪單元去除運動陰影后的前景像素。所述第二維護單元，用於分別計算第一維護單元進行Y值多高斯模型維護後的當前幀各個像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值和方差，具體為噹噹前幀為第一幀時，將當前幀圖像中的每個像素點上的U分量、V分量以及 (U-V)分量值作為相應像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，並為當前幀各個像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差設定初始值σ，2彡σ彡3 ；噹噹前幀為除第一幀的其它幀時，令fi,k為第i幀像素點k位置上的像素亮度值， μ 為第i幀像素點k位置上亮度值的均值，σ uk為第i幀像素點k位置上亮度值的方差， fUi,k為第i幀像素點k位置上的U分量的像素值，令fVi,k為第i幀像素點k位置上的V分量的像素值，μ Ui, k為第i幀像素點k位置上U分量的均值，μ Vi, k為第i幀像素點k位置上V分量的均值，ο Uu為第i幀像素點k位置上U分量的方差，。義^為第丨幀像素點讓位置上V分量的方差，σ UVi,k為第i幀像素點k位置上(U-V)的方差，du= f^-μ^Ι, dUu= IfUiik-μUubdVu= IfVuk-UVuJ^UVuk= I (風,「 ,》-(μUiik-μVi,k) I，Ti, k= η · Oi^jTUi,,= ηυν· OUiikjTVi,,= nOT· OVi,,, Tuvi,,= ηυν·。uVi,k，則，當Cli, k > Ti, k 時，μ Ui, k = μ Ui^1, k，σ Ui, k = σ Ui^1, k，μ Vi, k = μ Vi^1, k，σ Vijk = "i-u，μυν"= μUVi^1,,, OUVi,,= OUVi-U;否則
權利要求
1.一種運動陰影檢測方法，其特徵在於，該方法包括對當前幀圖像進行去噪處理，將去噪處理後的圖像作為當前幀；對當前幀各個像素的Y值進行多高斯模型維護；對當前幀各個像素的UV值進行多高斯模型維護；根據維護的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素；根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景像素中的運動陰影像素；根據平滑度信息去除前景像素中的運動陰影像素；根據藍波段信息去除前景像素中的運動陰影像素。
2.根據權利要求1所述的方法其特徵在於，所述對當前幀各個像素的UV值進行多高斯模型維護包括噹噹前幀為第一幀時，將當前幀圖像中的每個像素點上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作為相應像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，並為當前幀各個像素的U分量、 V分量以及(U-V)分量的方差設定初始值σ，2彡σ彡3 ；噹噹前幀為除第一幀的其它幀時，令fu為第i幀像素點k位置上的像素亮度值，μ i,k 為第i幀像素點k位置上亮度值的均值，σ i,k為第i幀像素點k位置上亮度值的方差，fUi, k為第i幀像素點k位置上的U分量的像素值，令fVu為第i幀像素點k位置上的V分量的像素值，μ Ui,k為第i幀像素點k位置上υ分量的均值，μ Vi,k為第i幀像素點k位置上ν 分量的均值，O Ui, k為第i幀像素點k位置上U分量的方差，oVi.k為第i幀像素點k位置上V分量的方差，σ UVi, k為第i幀像素點k位置上(U-V)的方差，du= ^jk-UijkI, dU,, k= fUu-μUubdVu= IfVu-μVubdUVu= (fU,,^fVi,,)-(μUi,,-UVi,,) !,Ti,,= η · Oi,^ TUi,,= Iiuv · OUi,,, TVi,,= ηυν· OViikjTUVi,,= ηυν·。uVi,k，則，當 du > Tijk 時，PUiik = yUH,k，OUijk = OUi^ljk, μ Vijk = UVi^ljk, O Vijk = OVi-U, yuVi,k= μUVi^1,,, OUVi,,= ouvKuSWi^/zi^—i-sy/zi/MA + a-yi^ , σ =( -δ)·συ^ + d·dU,k ,JuVljc = (1 -+d· JVijc，σ。= (1 -5).aV^ + d·dV,k, μ ν^={\-δ)· μ ν^+d-fUVKk =( -θ)·συν^+d-dUV 』所述 ηυν 為 UV 分量閾值增益。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據維護的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素包括當滿足(fi,k< yH,k) Λ (CiUiZTUiJ Λ ( ν,,^τν^) Λ (duv^ < Tuvi,,)或 ^ k < Ti,k時，判斷當前像素點為背景像素；否則，判斷當前像素點為前景像素。
4.根據權利要求ι所述的方法，其特徵在於，所述根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景像素中的運動陰影像素包括噹噹前幀某個前景像素點的像素值為該像素點的均值的ο. 4-1. ο倍時，判斷為該前景像素點為運動陰影；否則，該像素點即為前景像素點。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據平滑度信息去除前景像素中的運動陰影像素包括當設定的閾值< (I Ym-Ydi-U I +1 Yffl, -Yffl, -! I +1 Yffl,H-Yffl-Un-! I +1 Yffl-!, -Yffl, -! I)，則判斷為當前(m,n)位置上的像素為陰影像素；否則，判斷為前景像素，其中，Ym,n為像素點(m，n)位置上的像素值。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據藍波段信息去除前景像素中的運動陰影像素包括當滿足(FB/BB > FR/BR) Λ (FB/BB > FG/BG)時，判斷當前像素點為運動陰影像素；否則，判斷為前景像素，其中，所述FR為當前像素點R分量值，所述BR為當前像素點R分量均值，所述re為當前像素點G分量值，所述BG為當前像素點G分量均值，所述ra為當前像素點B分量值，所述BB為當前像素點B分量均值，所述Λ為併集。
7.—種運動陰影檢測裝置，其特徵在於，該裝置包括去噪單元，第一維護單元、第二維護單元，前景檢測單元、第一去除單元、第二去除單元和第三去除單元，其中，所述去噪單元，用於對當前幀圖像進行去噪處理，將去噪處理後的圖像作為當前幀；所述第一維護單元，用於對去噪單元去噪處理後的當前幀各個像素的Y值進行多高斯模型維護；第二維護單元，用於對第一維護單元進行Y值多高斯模型維護後的當前幀各個像素的 UV值進行多高斯模型維護；所述前景檢測單元，用於根據第二維護單元維護的UV值的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素；所述第一去噪單元，用於根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係去除前景檢測單元檢測出的前景像素中的運動陰影像素；所述第二去噪單元，用於根據平滑度信息去除所述第一去噪單元去除了運動陰影像素的前景像素；所述第三去噪單元，用於根據藍波段信息去除第二去噪單元去除運動陰影后的前景像
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第二維護單元，用於分別計算第一維護單元進行Y值多高斯模型維護後的當前幀各個像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值和方差，具體為噹噹前幀為第一幀時，將當前幀圖像中的每個像素點上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作為相應像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，並為當前幀各個像素的U分量、 V分量以及(U-V)分量的方差設定初始值σ，2彡σ彡3 ；噹噹前幀為除第一幀的其它幀時，令fu為第i幀像素點k位置上的像素亮度值，μ i,k 為第i幀像素點k位置上亮度值的均值，σ i,k為第i幀像素點k位置上亮度值的方差，fUi, k為第i幀像素點k位置上的U分量的像素值，令fVu為第i幀像素點k位置上的V分量的像素值，μ Ui,k為第i幀像素點k位置上υ分量的均值，μ Vi,k為第i幀像素點k位置上ν 分量的均值，O Ui, k為第i幀像素點k位置上U分量的方差，oVi.k為第i幀像素點k位置上V分量的方差，σ UVi, k為第i幀像素點k位置上(U-V)的方差，du= ^jk-UijkI, dU,, k= fUu-μ UubdVu= IfVuk-U VukI, dUVuk= (fU,, ,-^,,)-( μ Ui, ,-UVi,,) !,Ti,,= η · Oi,^ TUi,,= Iiuv · OUi,,, TVi,,= ηυν· OViikjTUVi,,= ηυν·。uVi,k，則，當 du > Tijk 時，PUiik = yUH,k，OUijk = OUi^ljk, μ Vijk = UVi^ljk, O Vijk = "i-u，μυν"= μUVi^1,,, OUVi,,= ouvH^swi^/zt^—i—ay/^w+s./t^ ,
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述前景檢測單元，用於當滿足(fi,k < h-u) A (ClUi^ TUi,k) Λ ( ν,,^τν^) Λ (dUV^^TUV,,,)或 Cli,k < Tiik 時，判斷當前像素點為背景像素；否則，判斷當前像素點為前景像素。
10.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一去噪單元，用於噹噹前幀某個前景像素點的像素值為該像素點的均值的 0. 4-1. 0倍時，去除前景檢測單元檢測出該像素點；所述第二去噪單元，用於當設定的閾值 FR/BR) Λ (FB/BB > FG/BG)時，去除第二去噪單元檢測出的該像素點，其中，所述FR為當前像素點R分量值，所述BR為當前像素點R 分量均值，所述re為當前像素點G分量值，所述BG為當前像素點G分量均值，所述ra為當前像素點B分量值，所述BB為當前像素點B分量均值，所述Λ為併集。
全文摘要
本發明公開了一種運動陰影檢測方法，該方法包括對當前幀圖像進行去噪處理，將去噪處理後的圖像作為當前幀；對當前幀各個像素的Y值進行多高斯模型維護；對當前幀各個像素的UV值進行多高斯模型維護；根據維護的多高斯模型，檢測出當前幀的前景像素；依次根據當前幀前景像素值與該像素點的均值的亮度信息關係、平滑度信息、以及藍波段信息分別去除前景像素中的運動陰影像素。本發明還公開了一種運動陰影檢測裝置，應用本發明所述的運動陰影檢測方法和裝置，能夠在不影響運動目標檢測的情況下，有效地檢測出運動陰影。
文檔編號G06T7/20GK102184553SQ20111013574
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者孔令波 申請人:杭州華三通信技術有限公司