專利名稱：一種基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法
技術領域：
本發(fā) 明涉及計算機視覺技術領域，尤其涉及一種基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法。
背景技術：
背景減除是計算機視覺領域的一個基礎問題，是所有計算機視覺應用中圖像處理部分首先要解決的問題。視頻監(jiān)控是計算機視覺的一個重要應用，其廣泛應用于安防，工業(yè)控制，自動管理等領域。而背景減除技術優(yōu)劣直接決定了視頻監(jiān)控實現(xiàn)的有效性與否。在目前的背景減除技術中，前景目標誤判為背景環(huán)境的錯判情況時常發(fā)生，造成這個錯誤的一個重要原因是使用的背景減除方法在前景目標和背景環(huán)境色彩相近的情況下不能有效的區(qū)分背景與前景目標，因此造成了將前景目標誤判為背景或者將背景判斷為前景目標的誤判。目前主流的背景減除方法一般采用比較復雜的算法，因此，完成背景減除的操作往往比較耗費時間，且消耗較大的計算機內(nèi)存，這個局限增大了視頻監(jiān)控嵌入式實現(xiàn)的難度，增加了視頻監(jiān)控的成本。同時這些背景減除方法對監(jiān)控環(huán)境中有較快的運動目標能夠?qū)崿F(xiàn)較好的背景減除，但對運動目標緩慢的情況，如對室內(nèi)老人的監(jiān)控，往往會將前景目標局部運動緩慢的部分判斷為背景。本發(fā)明的基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，解決了色彩相近造成的前景目標分割的孔洞問題或前景目標分割不完整。同時該方法占用內(nèi)存小，耗費時間少，能夠在嵌入式中實現(xiàn)，達到實時視頻監(jiān)控的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
(1)用視頻監(jiān)控攝像頭采集監(jiān)控環(huán)境的背景RGB圖像和有前景運動目標的RGB圖像；
(2)對步驟I中得到的圖像，根據(jù)Kubelka-Munk理論對其的形成過程進行物理建模，在該模型空間中，定義具有色彩不變性特性的特征參數(shù)；
(3)將步驟I采集到的RGB圖像進行線性變換得到高斯色彩空間中的光譜參數(shù)
Ε, Ελ、Ελλ ;
(4)將步驟3中得到的光譜參數(shù)在X軸方向用N-jet算子進行濾波，得到高斯色彩空間的空間參數(shù)￡;>., E；；x ;在7軸方向用N-jet算子進行濾波，得到高斯色彩空間的空
ΛΛ Λ A間參數(shù)Ελν, Ελλν ;所述￡、&、￡^、￡^ Ελχ、Ελλχ、Εγ、Ελν, ￡Λ;_3.構(gòu)成完整
的高斯色彩空間參數(shù)；
(5)背景建模根據(jù)步驟3和步驟4獲得的高斯色彩空間參數(shù)計算步驟I中獲得的RGB
圖像在高斯色彩空間中的具有色彩不變性特性的特征參數(shù)H、^Wx.;并對背景圖像中每個像素Η、|%.、Wv參數(shù)分別進行單高斯分布建模；
(6)背景減除計算當前視頻輸入幀的每個像素的H、WX、WV參數(shù)，與背景模型比較，
根據(jù)預設的判斷準則判定當前像素屬于背景像素或者前景運動目標；
(7)步驟6中判斷為背景像素的像素用來更新背景模型，更新背景模型中高斯分布的 均值和標準差；
(8)后處理對經(jīng)過步驟1-7處理后的視頻幀圖像進行閾值化、形態(tài)學處理等后處理操作來獲得準確的前景目標二值圖像；
(9)輸出每幀輸入視頻圖像對應的只包含運動目標的二值圖像。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過定義針對RGB圖像的色彩不變參數(shù)作為區(qū)分背景像素和前景運動目標的主要依據(jù)，解決了在背景減除技術中因色彩相近造成的前景目標孔洞問題。同時本發(fā)明設計的方法運行高效，占用計算內(nèi)存小，耗費時間少，適合嵌入式應用，且能夠?qū)崿F(xiàn)實時視頻監(jiān)控。


圖I是本發(fā)明的方法流程 圖2是H平面差值圖像；
圖3是詠；平面差值圖像；
圖4是Wr平面差值圖像；
圖5是差值融合圖像；
圖6是前景目標提取圖像。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。如圖I所示，本發(fā)明基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法包括如下步驟步驟I :用普通的視頻監(jiān)控攝像頭，采集監(jiān)控環(huán)境的背景RGB圖像和有前景運動目標的RGB圖像。本發(fā)明中采用的視頻監(jiān)控攝像頭是價格適中的普通攝像頭。攝像頭采用PAL制式錄制視頻，每幀圖像的分辨率為352*288。步驟2 :對步驟I)中得到的圖像，根據(jù)Kubelka-Munk理論對其的形成過程進行物理建模，在該模型空間中，定義具有色彩不變性特性的特征參數(shù)。米用G. Wyszecki and ff. S. Stiles, Color Science: Concepts and Methods,Quantitative Data and Formulae, New York: Wiley, 1982 所述方法對彩色圖像按如下公式進行物理建模
權(quán)利要求
1.一種基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)用視頻監(jiān)控攝像頭采集監(jiān)控環(huán)境的背景RGB圖像和有前景運動目標的RGB圖像； (2)對步驟I中得到的圖像，根據(jù)Kubelka-Munk理論對其的形成過程進行物理建模，在該模型空間中，定義具有色彩不變性特性的特征參數(shù)；(3)將步驟I采集到的RGB圖像進行線性變換得到高斯色彩空間中的光譜參數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，所述步驟2中，對彩色圖像按如下公式進行物理建模 E(AfI) = e(A x) (I - Pf my Rcc(AJ) - e( , x)pf(x)；其中，f表示圖像中的位置，A為光線的波長，e(k, x)表示光照的光譜，Pf (幻表示在'f位置的菲涅爾反射,/^認幻表示物質(zhì)的放射率； 在上述物理模型中，特征參數(shù)H、M&、Wy具有色彩不變性特性，分別定義如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，所述步驟3中，從RGB色彩空間計算高斯色彩空間的光譜參數(shù)的線性變換公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，所述步驟5中，所述對背景圖像中每個像素H、m、Wy參數(shù)分別進行單高斯分布建模具體如下取連續(xù)10幀背景圖像作為背景參考幀用來背景建模；分別計算每幀RGB圖像的每個像素的特征參數(shù)H、每幀RGB圖像獲得3個特征參數(shù)平面，分別為H平面、IVa.平面、1平面；然后再用單高斯分布建模每個特征平面的中每個像素在10幀背景參考幀的分布，公式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，所述步驟6具體為首先根據(jù)步驟2-4計算當前視頻輸入幀特征參數(shù)H、W7a.、，獲得3個特征平面H平面、1%.平面、Wv平面；將每個特征平面與背景模型按照下面的公式進行減除判；以》平面為例
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，其特征在于，所述步驟8具體包括如下子步驟 (8. I)對差值圖像二值化
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于色彩不變參數(shù)的背景減除方法，該方法通過定義針對RGB圖像的色彩不變參數(shù)作為區(qū)分背景像素和前景運動目標的主要依據(jù)，解決了在背景減除技術中因色彩相近造成的前景目標孔洞問題；同時本發(fā)明的方法運行高效，占用計算內(nèi)存小，耗費時間少，適合嵌入式應用，且能夠?qū)崿F(xiàn)實時視頻監(jiān)控。
文檔編號G06T7/40GK102663713SQ20121011077
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者馮蓉, 周泓, 程添, 陳益如 申請人:浙江大學