專利名稱：一種消除光照影響的前景提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻圖像處理技術(shù)，特別涉及一種能夠消除光照影響的前景提取方法。
背景技術(shù)：
前景提取是指從背景圖像中提取目標(biāo)，是計(jì)算機(jī)視覺、視頻監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤等領(lǐng)域 的常用的一種技術(shù)。 一般采用背景減除方法檢測背景圖像中的前景區(qū)域提取前景(目標(biāo))。 背景減除方法是用當(dāng)前幀圖像與背景圖像(前一幀圖像)的差分運(yùn)算確定前景區(qū)域提取前 景，在有光照的情況下，會將目標(biāo)區(qū)域、陰影區(qū)域、光照區(qū)域作為一體分割出來，從而影響了 檢測的準(zhǔn)確性。因此，消除由于光照變化帶來的非目標(biāo)陰影和光照區(qū)域是提高目標(biāo)檢測準(zhǔn) 確性的一項(xiàng)重要任務(wù)。 為消除光照變化帶來的影響，現(xiàn)已提出很多方法。《消除光照影響的背景減除算 法》(參見中國圖像圖形學(xué)報(bào)，2009， 14(7) :1413-1417)提出使用顏色衰減模型和對比度衰 減模型，改進(jìn)能量公式中的顏色分量和對比度分量，消除光照變化對于背景減除結(jié)果的影 響。但是僅改變顏色信息并不能提高目標(biāo)提取的準(zhǔn)確度，特別是對于目標(biāo)顏色均勻，且目標(biāo) 與光照區(qū)域顏色信息相近的情況下，此方法就不能達(dá)到好的效果，并且此方法不能夠消除 由光照帶來的陰影的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)的目標(biāo)檢測方法容易受到光照影 響，準(zhǔn)確性低的問題，提供一種消除光照影響的前景提取方法，以消除光照帶來的影響，提 高視頻圖像中目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性。 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，一種消除光照影響的前景提取方 法，包括以下步驟 a、采集前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像； b、提取采集圖像的邊沿圖像，得到前一幀圖像的邊沿圖像和當(dāng)前幀圖像的邊沿圖 像； c、將前一幀圖像的邊沿圖像和當(dāng)前幀圖像的邊沿圖像作差分運(yùn)算，得到前景區(qū)域 邊沿圖像； d、對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行降噪處理，得到目標(biāo)輪廓； 進(jìn)一步的，步驟b中，提取采集圖像的邊沿圖像，是將采集圖像與高斯-拉普拉斯 模板進(jìn)行巻積運(yùn)算得到； 進(jìn)一步的，步驟d中，采用形態(tài)學(xué)降噪方法對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行降噪處理；
具體的，所述形態(tài)學(xué)降噪方法是指對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行開_閉運(yùn)算濾波；
優(yōu)選的，所述前一幀圖像為固定區(qū)域的背景圖像。 本發(fā)明的有益效果是，能夠避免光照變化對目標(biāo)檢測的影響，更加精確的提取目標(biāo)區(qū)域，對視頻圖像的后續(xù)處理有著重要意義。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。 本發(fā)明采用圖像邊沿檢測技術(shù)提取采集圖像的邊沿圖像，再通過邊沿圖像的差分
運(yùn)算(背景減除法)提取目標(biāo)輪廓，能夠消除光照的影響，提高目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性。 本發(fā)明的圖像邊沿檢測技術(shù)采用了高斯_拉普拉斯模板，下面介紹前一幀圖像和
當(dāng)前幀圖像邊沿提取及前景區(qū)域邊緣提取具體方法。 前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像邊沿提取 圖像I (x， y)的邊沿圖像，通過如下運(yùn)算得到 ￡(>:,>0 = /0:,>0 G (1)其中必表示巻積運(yùn)算，E(x， y)表示處理后的邊緣圖像，I (x， y)表示輸入圖像，G 代表高斯_拉普拉斯模板，其定義如下 -2 _4 _4 _4 _2— G
-4 -4 -4 -2
0 8 0
4
8
24 8
_4
0 8 0
-4 將前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像分別帶入(1)式中(作為輸入圖像)這樣便得到了他 們的邊緣圖像，分別記為Eb、E。。 關(guān)于邊沿檢測技術(shù)，還可以參閱《基于形態(tài)學(xué)的邊緣檢測》(武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2005. 10雷艷敏，黃秋元)及《canny邊緣檢測》(姚敏.數(shù)字圖像處理[M].北京機(jī)械工 業(yè)出版社，2007)等。
前景區(qū)域邊緣提取 對前一幀圖像的邊緣圖像Eb和當(dāng)前幀圖像的邊緣圖像E。差分運(yùn)算，得到前景區(qū)域 邊緣圖像，記為deltaE :
deltaE = Ec_Eb(2) 得到前景區(qū)域邊緣圖像deltaE后，由于圖像中存在一些非目標(biāo)的噪聲，為了避免
影響前景的提取，對圖像進(jìn)行降噪處理是必要的，本發(fā)明采用形態(tài)學(xué)降噪方法濾除噪聲。 形態(tài)學(xué)降噪方法濾除噪聲就是使用開_閉運(yùn)算進(jìn)行濾波(詳見姚敏.數(shù)字圖像
處理[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2007)。開運(yùn)算實(shí)際上是先腐蝕后膨脹的運(yùn)算過程，它能
夠消除圖像上細(xì)小的物體、毛剌和小橋，平滑較大物體的邊界，同時(shí)并不明顯改變其面積，
開運(yùn)算有濾除鹽噪聲而不放大椒噪聲的特點(diǎn)。閉運(yùn)算是先膨脹后腐蝕的過程，其功能是填
充物體內(nèi)細(xì)小空洞、連接鄰近物體和平滑其邊界，同時(shí)不明顯改變其面積，閉運(yùn)算具有去除
椒噪聲卻不放大鹽噪聲的作用。這樣通過開_閉運(yùn)算，就消除了圖像中的噪聲。 視頻圖像采集就是對監(jiān)控場景進(jìn)行拍攝并獲取視頻圖像，可以用監(jiān)控?cái)z像頭或傳
統(tǒng)攝像頭拍攝并捕獲視頻圖像來實(shí)現(xiàn)視頻圖像的采集。本發(fā)明主要針對有光照變化的視頻
監(jiān)控場景，通過視頻監(jiān)控?cái)z像頭采集圖像序列，采集不同光照下同一場景的圖像。 實(shí)施例
下面以監(jiān)控?cái)z像頭采集的固定區(qū)域的背景圖像(以下簡稱為背景圖像)和當(dāng)前圖
像分別作為前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像來說明本發(fā)明的前景提取方法。 第一步、監(jiān)控?cái)z像頭采集背景圖像和前圖像后進(jìn)行常規(guī)數(shù)字化處理； 第二步、將采集圖像與高斯_拉普拉斯模板進(jìn)行巻積運(yùn)算，提取采集圖像的邊沿
圖像，得到背景圖像的邊緣圖像Eb和當(dāng)前圖像的邊緣圖像E。； 第三步、將背景圖像的邊緣圖像Eb和當(dāng)前圖像的邊緣圖像E。作差分運(yùn)算，得到前 景區(qū)域邊緣圖像deltaE ; 第四步、采用形態(tài)學(xué)降噪方法對前景區(qū)域邊沿圖像deltaE進(jìn)行降噪，得到目標(biāo)輪廓。 本發(fā)明采用邊緣檢測技術(shù)，特別是在邊沿檢測時(shí)引入高斯-拉普拉斯模板，在提 取目標(biāo)時(shí)消除了弱光照、弱陰影的影響，非常適合于固定區(qū)域的背景圖像中提取目標(biāo)輪廓， 如ATM機(jī)周邊環(huán)境的監(jiān)控等。有了準(zhǔn)確的目標(biāo)輪廓，可以對目標(biāo)圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理，或傳 輸?shù)奖O(jiān)控中心實(shí)施監(jiān)控報(bào)警。
權(quán)利要求
一種消除光照影響的前景提取方法，包括以下步驟a、采集前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像；b、提取采集圖像的邊沿圖像，得到前一幀圖像的邊沿圖像和當(dāng)前幀圖像的邊沿圖像；c、將前一幀圖像的邊沿圖像和當(dāng)前幀圖像的邊沿圖像作差分運(yùn)算，得到前景區(qū)域邊沿圖像；d、對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行降噪處理，得到目標(biāo)輪廓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除光照影響的前景提取方法，其特征在于，步驟b中， 提取采集圖像的邊沿圖像，是將采集圖像與高斯-拉普拉斯模板進(jìn)行巻積運(yùn)算得到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種消除光照影響的前景提取方法，其特征在于，步驟d 中，采用形態(tài)學(xué)降噪方法對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行降噪處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種消除光照影響的前景提取方法，其特征在于，所述形態(tài) 學(xué)降噪方法是指對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行開_閉運(yùn)算濾波。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種消除光照影響的前景提取方法，其特征在于，所述前一 幀圖像為固定區(qū)域的背景圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種消除光照影響的前景提取方法，其特征在于，所述前一幀圖像為固定區(qū)域的背景圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠消除光照影響的前景提取方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的目標(biāo)檢測方法容易受到光照影響，準(zhǔn)確性低的問題，公開了一種消除光照影響的前景提取方法，以消除光照帶來的影響，提高視頻圖像中目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種消除光照影響的前景提取方法，包括以下步驟a、采集前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像；b、提取采集圖像的邊沿圖像，得到前一幀圖像的邊沿圖像和當(dāng)前幀圖像的邊沿圖像；c、將前一幀圖像的邊沿圖像和當(dāng)前幀圖像的邊沿圖像作差分運(yùn)算，得到前景區(qū)域邊沿圖像；d、對前景區(qū)域邊沿圖像進(jìn)行降噪處理，得到目標(biāo)輪廓。本發(fā)明非常適合于固定區(qū)域的背景圖像中提取目標(biāo)輪廓，如ATM機(jī)周邊環(huán)境的監(jiān)控等。
文檔編號G06K9/40GK101763513SQ20101011492
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者白云 申請人:成都三泰電子實(shí)業(yè)股份有限公司