[發明專利]一種運動目標檢測的方法

有效

• 申請號: 201510549568.3
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105205832B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 李秀;陳連勝;湯友華
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T7/215
• 分類號: G06T7/215;H04N5/14
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 王震宇

技術領域

本發明涉及圖像處理，特別是涉及一種運動目標檢測的方法。

背景技術

對于運動目標檢測，現有的技術一般都是建立并維護一個背景模型，然后逐像素對比背景模型與當前幀圖片來差分運動目標，對于動態背景的誤檢(如樹葉的晃動)和靜止目標漏檢的現象考慮稍顯不足，因而在某些場景下的檢測準確性難以令人滿意。例如Olivier Barnich等人在《IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING》提出的使用ViBe(Visual Background Extraction)算法進行目標檢測，其整個流程可以概括如下：使用起始幀為每一個像素點建立背景模型(背景模型是一個非參數逐像素模型，具體是指圖片中的每一像素都具有一個模型，并且該模型是由20個像素值構成，也稱為樣本；初始化過程：每個像素的模型是從起始幀圖片的當前像素和其8鄰域的像素的9個像素值中有放回的抽取20個樣本構成，如圖1所示)，讀入新的一幀利用背景模型差分出前景(具體來說就是如果某個像素的當前值與兩個或者多于兩個背景樣本相似(相似的定義為像素當前值和背景樣本之間的距離度量小于R)則認為該像素為背景，反之為前景，如圖2所示)。如果某像素被檢測為背景，該像素的模型將有1/16概率被更新(某像素模型被更新是指模型中的20個樣本的某一個被該像素的當前值隨機替換掉，如圖3所示)，同時還有1/16的概率更新8鄰域內某個像素的模型。其在進行前景檢測時，缺乏對晃動背景的干擾和運動目標靜止不動對檢測效果可能產生的影響進行考慮。處理方式如圖1至3，圖1的ViBe初始化過程，圖中所示為任一像素的背景模型初始化過程。圖2的ViBe檢測過程，圖中所示為任意一個像素前景檢測過程，并且圖中事例的判斷結果為背景。s1-s20是像素模型中的20個樣本，v(x)是像素當前值，S_R(v(x))是以當前值v(x)為中心R為半徑的圓形區域，某個樣本落在圓形區域內即認為樣本與當前值v(x)相似。為方便表示，我們假設像素可以用一個二維向量表示，其他維度的表示與之類似。圖3的ViBe的更新過程，圖中所示為一個像素的模型被更新的過程。圖的左側的檢測示意圖認為該像素點為背景，如果當前像素此次獲得了可以更新模型的機會，就會如圖中所示用當前像素值隨機的替換掉背景模型中的一個樣本。

ViBe算法使用起始幀為每一個像素點建立背景模型，讀入新的一幀利用背景模型差分出前景，如果某像素被檢測為背景，該像素的模型將有1/16概率被更新，同時還有1/16的概率更新8鄰域內某個像素的模型。其所使用的更新機制對背景的更新速度較慢，難以適應快速變化的動態背景區，容易將動態背景(如晃動的樹葉)誤檢測為前景；如果起始幀包含前景目標，會在目標離開后的一段時間內將目標在起始幀停留的區域誤檢測為前景，現有初始化方案沒有專門對此類錯誤進行處理；其傳播更新機制雖然能夠使得之前被前景遮擋的區域的背景信息迅速融入背景模型，但是也會使得靜止目標漸漸融入背景中，污染了背景模型，如果靜止目標再次運動，其之前靜止位置也會在很長一段時間內被誤檢為前景。

例如，樹葉常常會受到風的影響進行無規則的晃動，現有的技術會將其誤檢測出來，如圖4所示。其中左上為原圖；右上為人工標注出的理想檢測結果；左下為ViBe算法檢測結果；右下為使用本發明實施例的進行檢測的結果。通過對比可以明顯看出，ViBe算法對晃動背景的抗干擾能力較差，會在檢測過程中大量將晃動的背景誤檢測為前景。

如圖5，當視頻的起始幀含有運動目標時會將運動目標初始化進背景模型中，因而當車開走時，其初始停留的位置會在相當長的時間段內被檢測為前景,雖然這些檢測錯誤都會隨著算法的運行慢慢被糾正，但其耗時較長，且對于已檢測錯誤的片段，沒有提出專門的措施進行糾正。其中左上為包含運動目標的起始幀；右上為起始幀中的目標離開了起始位置的某幀圖片；左下為傳統檢測算法的檢測效果圖；右下為本發明實施例的檢測效果圖?？梢钥吹絺鹘y算法在車開走之后會將其原先停留的位置誤檢測為前景。

圖6中目標運動到視野內后做了一段時間的停留，由于其背景傳播更新機制，目標會慢慢融入背景中，直到完全檢測不出來。其中左上為依次從視野外搬入三個物體靜置的原圖；右上為人工標注出的理想檢測效果圖；左下為傳統算法檢測效果圖；右下為本發明實施例的檢測效果圖。可以看出，在傳統算法檢測效果圖中，先行搬入的兩個物體由于停留時間較長，已經完全融入到背景了。

發明內容

本發明提出一種運動目標檢測方法，可以有效提高視頻運動目標檢測的準確性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：