[發明專利]時空變尺度運動目標檢測方法

有效

• 申請號: 201210594820.9
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103077536B
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 張天序;李高飛;張超;劉寬;魯斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于計算機視覺與成像自動目標識別的技術領域，具體涉 及一種時空變尺度運動目標檢測分析方法。

背景技術

與靜止目標和背景相比，運動目標是X-Y-Z-T四維空間的獨特 模式。當利用成像傳感器從某個特定的觀察位置（視點）獲取該運動 目標的動態圖像，運動目標的像可視為X-Y-T三維空間的獨特模式。 由于新增加了時間維T，除了常規的形狀、尺度、灰度特征以外，目 標的運動特征成為檢測識別的重要信息來源。

Watson等人認為人類運動感知過程的前端存在一種運動傳感器 機制。人類看見事物在移動并且還能以某種精度判斷事物移動得多快 及其移動方向。同時，我們還能夠看到在圖像的不同部分顯現的不同 運動，例如兩個不同物體相對的運動。有證據顯示，人類的視覺含有 兩種分離的子系統分別處理和表示移動的和靜止的圖像。這些子系統 被認為在空間-時間敏感性上是不同的。運動子系統更易于響應快速 的移動模式（低的空間頻率和高的時間頻率，即大的空間尺度），靜 止子系統更易于響應緩慢移動的模式（高的空間頻率和小的時間頻 率，即空間尺度小，時間尺度大）。這表明，人類的運動感知在時間 -空間維都存在多尺度感知的特點。

有兩種處理運動對象檢測和分析的途徑：直接在空間—時間維處 理；將空間—時間維信息變換為空間—時間的頻域處理。前者經典的 方法有光流法、時間差分法等。

使用多種恒常性假設的光流場方法，建立在微分計算的基礎上。 除了易受噪聲影響外，微分的正確性也是以Δx,Δy,Δt等趨于無窮小為 前提。因此，在離散條件下，(Δx,Δy,Δt)越小越好，以免產生大的計 算誤差。顯然，光流方法沒有時間和空間尺度的概念，同時，基于恒 常性方程的計算量是相當可觀的。

另一種常用的光流場計算方法是曾廣泛用于視頻編碼的塊匹配 法，不受上述條件限制。該法將光流(u,v)定義為不同時刻圖像中某小 區域圖像子塊的位移量Δd=(Δx,Δy)。利用平均絕對差或互相關度量對 下一幀圖像進行該圖像子塊的匹配計算，獲取Δd的估計量。顯然，“下 一幀”沒有時間尺度的含義，子塊大小的空間尺度含義不明確。另外， 實際場景中的運動目標通常是少數，直接計算不僅計算量很大，而且 也是不明智的。

發明內容

本發明的技術目的在于提供一種時空變尺度運動目標檢測方法， 能夠精確定位運動目標。

針對運動的成像器平臺所拍攝的運動目標的圖像序列，對于序列 中的任意幀圖像比如在時刻t＝t₀時獲取的圖像，本發明步驟包括：時 空變尺度運動目標檢測方法，具體為：

（1）建立當前時刻t₀的幀圖像的半運動顯著性特征圖像m_f：

分別計算時刻t₀~t₀+r_t的圖像的反差圖像，進而分別計算圖像與的反差圖像的半運動顯著性度量值；從中找出最大半運動顯著性度量值，其對應的圖像與圖像的幀間間隔記為次優幀間間隔通過計算圖像與的反差圖的灰度相關性得到半運動顯著性特征圖像m_f；

（2）在半運動顯著性特征圖像m_f內提取運動感興趣區域：

將圖像分為四個大小相同的子塊，確定各分塊是否滿足繼續分塊條件；將符合繼續分塊條件的子塊按相同方式進一步劃分子塊，依次內推，直到所有的子塊都不能被繼續劃分；所述繼續分塊條件為子塊的長寬大于預定分塊閾值，并且子塊內的運動顯著性度量值也大于預定顯著性閾值；

對于每一相鄰的半顯著性子塊，判斷其與其他相鄰子塊間的半運 動顯著性度量值的相似性，當相似性大于預設相似性閾值時將兩者合 并；

在合并后得到的M個子塊內提取連通的子塊得到M個運動感興 趣區域R_i，i＝1,2,...,M；

（3）計算各運動感興趣區域的最優幀間間隔：

計算圖像與的反差圖像內感興趣區域R_i的半運動顯著性度量值；從中找出最大半運動顯著性度量值，其對應的圖像與圖像的幀間間隔記為最優幀間間隔

（4）在感興趣區域內通過多幀累積差分增強感興趣區域：