[發明專利]一種基于二次補償的移動相機下運動目標檢測方法

有效

• 申請號: 201310662856.0
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103729857A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳錢;汪鵬程;陸愷立;龔文彪;廖逸琪;顧國華;徐富元;錢惟賢;任侃
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于圖像探測與處理領域，具體涉及一種基于二次補償的移動相機下運動目標檢測方法。?

背景技術

移動相機下的目標檢測技術，可以通過運動補償技術消除圖像序列中的背景運動，將移動背景下的運動目標檢測問題轉化為靜止背景下的運動目標檢測問題。目前運動補償技術是采用特征點匹配的方法進行的，首先對相鄰兩幀圖像進行特征點檢測，然后通過特征點匹配的方法獲得匹配點對，從而得到相鄰兩幀之間的變換矩陣，最后進行運動補償。一種典型的運動補償技術是在兩幀圖像上尋找特征點，例如Harris、SIFT或SURF特征點，并生成128維的特征描述向量，然后在兩個特征點集合之間按照特征描述向量的歐氏距離最小準則進行最鄰近搜索，這種方法雖然可以獲得較高精度的點匹配，但是卻有很大的時間消耗，單次匹配時間達到了秒量級，明顯不適于實時性要求較高的場合。另外一種典型的運動補償方法是計算圖像序列的金字塔LK光流，通過計算圖像KLT特征點的位移量（光流），得到兩幅圖像間的匹配點對。由于采用了最優化搜索的方法，使得匹配工作不需要全局進行，從而一定程度上提高了算法的速度，但圖像金字塔部分是算法的瓶頸，復雜度仍然很高。?

發明內容

本發明提供一種基于二次補償的移動相機下運動目標檢測方法，解決了傳統方法計算復雜度高、運算耗時的問題。?

本發明為解決上述技術問題的技術方案是，提出一種基于二次補償的移動相機下運動目標檢測方法，將視頻圖像序列的背景運動分為平移分量和仿射分量兩部分分別進行補償，從而估計并消除相機移動所引起的圖像背景運動，將運動背景下的目標檢?測轉化為靜止背景下的目標檢測，然后在靜止背景下檢測出運動目標。?

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：（1）該方法將圖像序列的背景運動分為平移分量和仿射分量兩部分，分別利用相位相關法和LK光流法進行補償。其復雜度有較明顯的減少，從而使得本發明方法的硬件實時實現成為可能。（2）本發明方法提出分層求解算法，充分利用RANSAC的魯棒性以及圖像的背景特征，能夠快速獲得單應矩陣估計。?

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。?

附圖說明

圖1是本發明方法流程圖。?

圖2是待處理的視頻圖像序列的相鄰兩幀圖像，其中，圖2(a)是前幀圖像，圖2(b)是后幀圖像。?

圖3是使用本發明方法獲得的運動目標檢測效果圖。?

圖4是使用本發明方法獲得運動目標之后在圖2（a）中對運動目標進行標示。?

具體實施方式

結合圖1，本發明提出的基于二次補償的移動相機下運動目標檢測方法，通過將輸入的視頻圖像序列的背景運動分為平移分量和仿射分量兩部分分別進行補償，從而估計并消除相機移動所引起的圖像背景運動，將運動背景下的目標檢測轉化為靜止背景下的目標檢測，在靜止背景下檢測出運動目標。?

實現上述基于二次補償的移動相機下運動目標檢測方法的具體實施步驟如下：?

（1）計算相鄰兩幀圖像I_k(x，y)和I_k+1(x，y)的互功率譜,計算方式如下:?

其中(x，y)為圖像像素點坐標，F_k(ξ，η)和F_k+1(ξ，η)分別為兩幀圖像的二維傅里葉變換，?(ξ，η)為頻域坐標，為F_k(ξ，η)的共軛。?

根據傅里葉變換的時域平移特性，互功率譜又可以寫為?

cps(ξ，η)＝e^{-j2π(ξu+ηv)},?

對上式進行傅里葉逆變換可得相位相關函數?

cps(x，y)＝δ(x-u，y-v)，?

相位相關函數是一個在平移量(u，v)處的單位脈沖函數，它在(u，v)處不為0，而在其他位置都是0。求取相位相關函數的峰值位置即得到兩幅圖像之間的平移量(u，v)，并對圖像I_k(x，y)進行平移變換消除圖像序列背景運動中的平移分量，實現一次補償。?

（2）檢測一次補償后圖像的KLT角點，根據下式計算圖像序列的LK光流d，從而獲得相鄰兩幅圖像之間的匹配點對,?

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