一種避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法
【專利摘要】一種避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法。其包括按順序執(zhí)行的下列步驟：步驟101：采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法建立背景圖像；步驟102：計(jì)算并輸出當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度，所述梯度包括水平方向梯度和垂直方向梯度；步驟103：比較所述當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度的方向和幅度，并據(jù)此提取并輸出前景輪廓；步驟104：對(duì)提取的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊，并濾除噪聲以輸出目標(biāo)。本發(fā)明提供的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出避免光照影響的目標(biāo)，有效地解決了目標(biāo)檢測(cè)中由于光照影響而產(chǎn)生的檢測(cè)目標(biāo)的不準(zhǔn)確和不可靠問題。
【專利說明】一種避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理、視頻監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)是智能視頻監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)，其檢測(cè)結(jié)果將會(huì)直接影響著后期事件(諸如:入侵、物品遺留、物品被盜、車輛逆向行駛等)檢測(cè)的誤警率和虛警率，因此得到了廣泛地關(guān)注。然而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)光照變化的情況，這就大大影響了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，需要研究避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法。
[0003]目前研究的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法主要有兩類。其中，一類方法是基于像素的方法。一般來說光照變化只會(huì)帶來像素亮度的變化而色彩不會(huì)有太大變化，此類方法基于這一原理在HSI空間對(duì)像素值進(jìn)行分析以識(shí)別光照變化。但是在真實(shí)環(huán)境里面很多情況都不滿足這個(gè)假設(shè)前提，而且在大多數(shù)的室外場景里面無論是背景還是目標(biāo)都沒有顏色信息，這樣這類方法在實(shí)際環(huán)境里面的應(yīng)用效果并不理想。另一類方法是基于區(qū)域的方法。如果在光照變化前后場景都具有一定的對(duì)比度，那么光照的變化不會(huì)帶來圖像紋理邊緣特征的變化，基于區(qū)域的方法正是利用這個(gè)原理，如果前景和背景的邊緣相匹配，則此前景區(qū)域就是光照變化造成的虛假前景區(qū)域。但是在晚間“光照變化前后場景都具有一定的對(duì)比度”的假設(shè)不成立，則這類方法失效。此外，光照變化區(qū)域中同時(shí)有真實(shí)目標(biāo)進(jìn)入也會(huì)導(dǎo)致這類方法匹配失敗。
[0004]綜上所述，目前迫切需要提出一種簡單且有效地避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟:
[0007]步驟101:采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法建立背景圖像；
[0008]步驟102:計(jì)算并輸出當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度，所述梯度包括水平方向梯度和垂直方向梯度；
[0009]步驟103:比較所述當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度的方向和幅度，并據(jù)此提取并輸出前景輪廓；
[0010]步驟104:對(duì)提取的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊，并濾除噪聲以輸出目標(biāo)。
[0011]在步驟102中，所述的當(dāng)前幀圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度，以及所述背景圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度是采用梯度算子分別進(jìn)行計(jì)算。
[0012]在步驟103中，所述的比較當(dāng)前幀圖像的梯度和背景圖像的梯度的方向和幅度，并據(jù)此提取并輸出前景輪廓的方法包括以下步驟:
[0013]步驟1031:根據(jù)步驟102輸出的所述當(dāng)前幀圖像的水平方向梯度和垂直方向梯度、以及所述背景圖像的水平方向梯度和垂直方向梯度計(jì)算所述當(dāng)前幀圖像內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值A(chǔ)l和梯度方向Θ 1、以及所述背景圖像內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值A(chǔ)2和梯度方向Θ2；
[0014]步驟1032:如果所述當(dāng)前幀圖像內(nèi)的像素點(diǎn)(x，y)的梯度幅值A(chǔ)l和所述背景圖像內(nèi)的該像素點(diǎn)(x，y)的梯度幅值A(chǔ)2均≥第一閾值Tl，則轉(zhuǎn)入步驟1033 ;如果梯度幅值A(chǔ)l和A2均≤第二閾值T2，則認(rèn)為該像素點(diǎn)(x，y)為噪聲點(diǎn)，否則計(jì)算|A1_A2| ;如果
A1-A2≥第三閾值T3，則認(rèn)為該像素點(diǎn)(x，y)屬于前景點(diǎn)；
[0015]步驟1033:計(jì)算所述當(dāng)前幀圖像內(nèi)的該像素點(diǎn)(X，y)的梯度方向Θ I與所述背景圖像內(nèi)的該像素點(diǎn)(x，y)的梯度方向Θ 2的絕對(duì)差值I θ 1-Θ2|，如果I θ 1-Θ2≥第四閾值T4，則認(rèn)為該像素點(diǎn)(x，y)屬于前景點(diǎn)；
[0016]步驟1034:提取出所有屬于前景點(diǎn)的像素點(diǎn)，從而獲取前景輪廓。
[0017]所述的第一閾值Tl e [8，12]，第二閾值T2 e [3，5]，第三閾值T3 e [4，6]，第四閾值 T4 e [18。, 22° ]。
[0018]在步驟104中，所述的對(duì)提取的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊，并濾除噪聲以輸出目標(biāo)包括以下步驟:
[0019]步驟1041:對(duì)步驟103輸出的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊；
[0020]步驟1042:計(jì)算當(dāng)前幀圖像與背景圖像的差值圖像，采用閾值分割法對(duì)該差值圖像進(jìn)行閾值分割，以獲取差值圖像中的變化前景；
[0021]步驟1043:對(duì)所述前景團(tuán)塊和所述變化前景進(jìn)行“與”操作，將同時(shí)屬于所述前景團(tuán)塊和所述變化前景的像素點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)以獲取并輸出目標(biāo)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出避免光照影響的目標(biāo)，有效地解決了目標(biāo)檢測(cè)中由于光照影響而產(chǎn)生的檢測(cè)目標(biāo)的不準(zhǔn)確和不可靠問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明提供的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明提供的目標(biāo)檢測(cè)方法中步驟103的流程圖；
[0025]圖3為本發(fā)明提供的目標(biāo)檢測(cè)方法中步驟104的流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下，所說明的較佳實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明提供的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明。
[0027]圖1為本發(fā)明提供的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法流程圖；如圖1所示，本發(fā)明提供的避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟:
[0028]步驟101:采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法建立背景圖像；
[0029]步驟102:計(jì)算并輸出當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度，所述梯度包括水平方向梯度和垂直方向梯度；
[0030]步驟103:比較所述當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度的方向和幅度，并據(jù)此提取并輸出前景輪廓；
[0031]步驟104:對(duì)提取的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊，并濾除噪聲以輸出目標(biāo)。
[0032]其中，步驟101所建立的背景圖像可以是起始幀圖像或者特定的靜態(tài)圖像。但為了確保背景圖像的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，在步驟101中優(yōu)選采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來建立背景圖像。該統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法通過以下步驟實(shí)施:對(duì)某段時(shí)間t內(nèi)采集的圖像中的像素點(diǎn)(x，y)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(就是對(duì)像素點(diǎn)(X，y)的灰度值進(jìn)行簡單的個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)累加)，選擇該段時(shí)間內(nèi)該像素點(diǎn)(x，y)的穩(wěn)定灰度值(以像素點(diǎn)(x，y)的灰度值出現(xiàn)次數(shù)最多的選為穩(wěn)定灰度值)作為背景圖像內(nèi)對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)(x，y)的灰度值，通過統(tǒng)計(jì)該段時(shí)間t內(nèi)采集圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的穩(wěn)定灰度值，從而獲取背景圖像。
[0033]在步驟102中，可以采用梯度算子分別計(jì)算當(dāng)前幀圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度，以及背景圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度。其中，該梯度算子優(yōu)選為Robert算子或者Sobel算子。例如，可以采用3X3Robert算子分別計(jì)算當(dāng)前幀圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度，以及計(jì)算背景圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度。
[0034]3X3Robert算子計(jì)算圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度就是利用3X3Robert算子水平方向模板、垂直方向模板計(jì)算圖像內(nèi)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)水平、垂直模板的水平差分、垂直
差分。例如，可以選擇3X3Robert算子水平方向模板為
【權(quán)利要求】
1.一種避免光照影響的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，所述目標(biāo)檢測(cè)方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟: 步驟101:采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法建立背景圖像； 步驟102:計(jì)算并輸出當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度，所述梯度包括水平方向梯度和垂直方向梯度； 步驟103:比較所述當(dāng)前幀圖像的梯度和所述背景圖像的梯度的方向和幅度，并據(jù)此提取并輸出前景輪廓； 步驟104:對(duì)提取的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊，并濾除噪聲以輸出目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟102中，所述的當(dāng)前幀圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度，以及所述背景圖像的水平方向梯度、垂直方向梯度是采用梯度算子分別進(jìn)行計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟103中，所述的比較當(dāng)前幀圖像的梯度和背景圖像的梯度的方向和幅度，并據(jù)此提取并輸出前景輪廓的方法包括以下步驟: 步驟1031:根據(jù)步驟102輸出的所述當(dāng)前幀圖像的水平方向梯度和垂直方向梯度、以及所述背景圖像的水平方向梯度和垂直方向梯度計(jì)算所述當(dāng)前幀圖像內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值A(chǔ)l和梯度方向Θ 1、以及所述背景圖像內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值A(chǔ)2和梯度方向Θ2 ； 步驟1032:如果所述當(dāng)前幀圖像內(nèi)的像素點(diǎn)(x，y)的梯度幅值A(chǔ)l和所述背景圖像內(nèi)的該像素點(diǎn)(x，y)的梯度幅值A(chǔ)2均>第一閾值Tl，則轉(zhuǎn)入步驟1033 ;如果梯度幅值A(chǔ)l和A2均≤第二閾值T2，則認(rèn)為該像素點(diǎn)(x，y)為噪聲點(diǎn)，否則計(jì)算|A1-A2| ;如果|A1_A2|≤第三閾值T3，則認(rèn)為該像素點(diǎn)(x，y)屬于前景點(diǎn)； 步驟1033:計(jì)算所述當(dāng)前幀圖像內(nèi)的該像素點(diǎn)(x，y)的梯度方向Θ I與所述背景圖像內(nèi)的該像素點(diǎn)(x，y)的梯度方向Θ2的絕對(duì)差值I Θ?-Θ2|，如果I Θ?-Θ2|≤第四閾值T4,則認(rèn)為該像素點(diǎn)(x，y)屬于前景點(diǎn)； 步驟1034:提取出所有屬于前景點(diǎn)的像素點(diǎn)，從而獲取前景輪廓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的第一閾值Tle [8，12]，第二閾值12^[3，5]，第三閾值13￡[4，6]，第四閾值14￡[18°，22° ]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟104中，所述的對(duì)提取的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊，并濾除噪聲以輸出目標(biāo)包括以下步驟: 步驟1041:對(duì)步驟103輸出的前景輪廓進(jìn)行填充以獲取前景團(tuán)塊； 步驟1042:計(jì)算當(dāng)前幀圖像與背景圖像的差值圖像，采用閾值分割法對(duì)該差值圖像進(jìn)行閾值分割，以獲取差值圖像中的變化前景； 步驟1043:對(duì)所述前景團(tuán)塊和所述變化前景進(jìn)行“與”操作，將同時(shí)屬于所述前景團(tuán)塊和所述變化前景的像素點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)以獲取并輸出目標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G06T7/20GK103971382SQ201410214426
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】李富明, 黃國棟, 周建朋, 孫家新, 王開均 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司