[發明專利]結合色度偏差和亮度偏差的視頻運動目標檢測方法

無效

• 申請號: 200710043734.8
• 申請日: 2007-07-12
• 公開（公告）號: CN101098462A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 張瑞;張思竹;楊小康;余松煜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;G06T7/20
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種視頻的運動目標檢測方法，特別涉及一種結合色度偏差和亮度偏差的視頻運動目標檢測方法，屬于視頻處理技術領域。

背景技術

視頻的運動目標檢測就是從視頻序列中檢測出運動物體，是計算機視覺、視頻圖像跟蹤等應用領域的重要研究內容。運動目標能否被準確有效的檢測和提取，直接影響到后續的目標分類、跟蹤和行為理解的處理效果。

目前常用的運動目標檢測方法有光流法、幀間差分法和背景差分法，這三種方法都有各自的優缺點。其中光流法檢測結果最準確，但運算公式復雜、計算量大、實時性差、對硬件要求高。幀間差分法利用相鄰圖像信息的變化量，區分出背景和前景運動目標，優點是計算量比光流法小，對場景光線的變化不太敏感，受目標陰影的影響小，但是無法檢測出突然靜止的物體以及相鄰幀上物體的重疊部分。背景差分法能得到較精確的目標圖像，運算效率也比較高，缺點是對光照和外部條件造成的場景變化比較敏感，對背景的更新率和系統的實時性無法兼顧。

經對現有技術的文獻檢索發現，禹晶等在《計算機工程》2006年3月刊上發表的文章“基于色度偏差的運動目標檢測”中提出先將各幀同位置像素的色度值排序，再取中間值來得到背景幀，并直接對亮度差和色度差矩陣通過取閾值來進行運動目標檢測的方法。該方法具有如下缺點：在進行背景幀提取時會留下大量的前景運動軌跡；在得到亮度差和色度差矩陣之后沒有濾除噪聲，這會影響后續前景物體的檢測，直接根據連通區域去除噪聲，可能會把較小的運動物體也去除掉；沒有明確提出亮度差和色度差閾值的確定方法；由于亮度差和色度差相結合判定運動物體會有一定的偏差，該方法沒有明確提出保留目標邊界。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提出一種結合色度偏差和亮度偏差的視頻運動目標檢測方法。本發明提出的運動目標檢測方法可解決在視頻幀數少、前景運動緩慢的情況下，背景提取效果不佳的問題；通過對亮度差和色度差矩陣的中值濾波來除去部分噪聲點并保留邊界；提出一種確定亮度差閾值的方法，能夠根據不同的視頻序列特點準確的確定出相應的亮度差閾值；通過點集的投影來保留運動目標的邊界，使運動目標檢測結果更加準確。

本發明是通過以下技術方案實現的，具體步驟如下：

第一步，背景幀的提取

在已有的背景幀提取方法中，對于視頻序列中的某一像素的R、G、B通道的色度值，只有在前景運動物體經過該點時才會發生大的變化。將各幀同位置像素的色度值排序，取中間值就能得到背景幀在這一點的色度值。但是遇到視頻序列幀較少，或者前景物體運動速度慢的情況，提取出來的背景幀上會有運動目標留下的痕跡。

在本發明中，使用統計加濾波的方法來進行背景幀的提取，具體步驟如下：

①用統計的方法分通道提取背景幀

RGB每個通道的色度值范圍都是[0，255]，將這個區間等分成n份，記為[0，p]，[p+1，2p]，…，[(n-1)p，255]。設某像素在各幀中的色度值pixel(i，j，d，k)集中分布在區間[mp+1，(m+1)p](0＜m＜n)，則對分布在該區間中的所有pixe](i，j，d，k)值排序，取最中間值作為d通道的背景像素色度值。

②中值濾波

在分通道對黑色軌跡區域的pixel(i，j，d，k)進行分布統計、排序和選擇時，其中一個通道的色度值與另外兩個通道的色度值相差很多，此時就會顯示出不規則的色斑、色塊：比如綠和藍的色度值較小，而紅色通道色度值較大，則三通道合成后紅色就顯示出來了。通過對這些顏色不平衡點的分析，發現這些噪點符合椒鹽噪聲的模型，故可采用中值濾波來消除這些點的干擾。

③修改色度值

為消除由步驟②得到的背景幀中存在的小塊的色斑，將飽和度劇變點的原RGB三通道色度值替換成RGB三通道的色度均值。

第二步，結合亮度差和色度差的視頻運動目標檢測

本發明提出的方法，在利用亮度差和色度差信息檢測前景物體前，先對亮度差和色度差矩陣進行濾波，以消除一部分噪聲，再利用統計的高斯模型計算出亮度差的閾值，并根據經驗值確定出色度差的閾值；最后對檢測的結果作保留邊界處理，使檢測結果更加準確。方法步驟如下：

①計算亮度偏差和色度偏差