[發(fā)明專利]一種基于紅外和幀差的近距離目標提取方法

無效

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• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102622594A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 徐向民;苗捷;陳嘉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及視頻圖像處理技術(shù)，特別涉及一種基于紅外和幀差的近距離目標提取方法。

背景技術(shù)

人機交互技術(shù)是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，而人機交互技術(shù)需要實現(xiàn)對人體目標的提取和識別，例如手勢提取和人臉識別。但是現(xiàn)有的基于顏色或形態(tài)特征的目標提取受環(huán)境背景和光照條件的影響大，導致識別率并不高，難以滿足人機交互的要求。

幀差法是利用相鄰幀之間的作差來實現(xiàn)對靜態(tài)背景的消除和獲取目標運動的區(qū)域范圍，計算復雜度低，實時性好。但是由于相鄰幀間亮度相近，所以在作差后相鄰幀間目標重疊部分就會被刪除，得到的目標很有可能并不完整。

閾值分割法是一種基于區(qū)域的圖像分割技術(shù)，其基本原理是通過設定不同的特征閾值，把圖像象素點分為若干類。對于需要前、后景分離的圖像，一般采用單閾值分割，將圖像分為高亮部分和暗黑部分，再根據(jù)前、后景的亮度特征判斷其對應的部分。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于紅外和幀差的近距離目標提取方法，能夠降低光照條件及變化背景對近距離目標提取的影響，實現(xiàn)對近距離目標的實時提取。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于紅外和幀差的近距離目標提取方法，包括以下步驟：

(1)主控芯片控制紅外照明電路停止照明，設置攝像頭的曝光時間為T，然后從攝像頭讀取一幀圖像信息，標定為Image1，存儲在記憶體內(nèi)；

(2)主控芯片控制紅外照明電路提供照明，設置攝像頭的曝光時間為T，然后從攝像頭讀取一幀圖像信息，標定為Image2，存儲在記憶體內(nèi)；

(3)使用幀差將Image2與Image1進行作差運算，生成一幀做差圖像，標定為Image3，并存儲在記憶體內(nèi)；

(4)根據(jù)幀差圖像的直方圖信息使用自適應算法選定閾值，繼而遍歷Image3中的所有像素點，將灰度值大于閾值的像素點的灰度值設為1，灰度值小于或等于閾值的像素點的灰度值設為0，從而生成二值化圖像，提取出灰度值為1的像素點作為最終的目標。

所述主控芯片優(yōu)選為FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)。

所述主控芯片優(yōu)選為DSP(數(shù)字信號處理器)。

所述紅外照明電路發(fā)射的紅外光波長優(yōu)選為850nm。

所述紅外照明電路發(fā)射的紅外光波長優(yōu)選為940nm。

所述攝像頭的曝光時間T優(yōu)選為20ms。

步驟(4)所述自適應算法為最大類間方差法。

本發(fā)明的基本原理為：紅外照明的高亮度范圍主要在攝像頭模塊近距離區(qū)域，距離攝像頭模塊越近的區(qū)域得到的紅外光增強的效果越好，紅外光以相隔一幀圖像的時間進行間歇照明以實現(xiàn)相鄰兩幀圖像近距離目標亮度上的差別，利用相鄰圖像幀間作差和閾值分割實現(xiàn)較完整地去除背景并提取近距離目標。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和技術(shù)效果：

本發(fā)明利用紅外照明電路提高相鄰幀間近距離目標的亮度差，使得兩幀圖像近距離目標的亮度變化大而相對較遠區(qū)域的亮度卻變化很小，然后使用幀差法消除背景，最后通過閾值分割得到一個與背景分離的目標。本發(fā)明能夠降低光照條件及變化背景對近距離目標提取的影響，實現(xiàn)對近距離目標的實時提取，而且得到的分割目標完整，計算復雜度低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個實施例采用的實現(xiàn)基于紅外和幀差的近距離目標提取方法的系統(tǒng)。

圖2為本發(fā)明基于紅外和幀差的近距離目標提取方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

如圖1所示，實現(xiàn)本實施例基于紅外和幀差的近距離目標提取方法的系統(tǒng)包括紅外照明電路101、攝像頭模塊102和主控芯片103，其中主控芯片103分別與紅外照明電路101、攝像頭模塊102連接。其中主控芯片103為FPGA。攝像頭模塊102包括數(shù)字攝像頭和紅外濾光片，其中數(shù)字攝像頭的參數(shù)可由主控芯片103設置。紅外照明電路101發(fā)射的紅外光波長為850nm。

如圖2所示，本發(fā)明基于紅外和幀差的近距離目標提取方法包括以下步驟：

(1)FPGA控制紅外照明電路停止照明，設置攝像頭的曝光時間為如20ms，然后從攝像頭讀取一幀圖像信息，標定為Image1，存儲在記憶體內(nèi)；

(2)FPGA控制紅外照明電路提供照明，設置攝像頭的曝光時間為20ms，然后從攝像頭讀取一幀圖像信息，標定為Image2，存儲在記憶體內(nèi)；