[發明專利]一種面向ViBe的前景鬼影消除方法

在審

• 申請號: 201610852265.3
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN106651782A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 惠開發;詹永照;彭長生;成科揚
• 申請（專利權）人: 江蘇科海智能系統有限公司;江蘇大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所32253
• 代理人: 蔡棟

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術與視頻圖像處理領域，具體涉及面向ViBe(Visual Background Extractor，即可視化背景提取器)的前景對象檢測及抑制鬼影技術。

背景技術

隨著高清攝像頭的普及和物聯網的飛速發展，視頻監控被廣泛應用于人們的生產生活之中，從而產生了海量的視頻數據，傳統的人工查閱隨著視頻數據的增加變得越來越困難，如何利用計算機從海量視頻中提取有用的信息成為目前計算機視覺領域的研究熱點之一。提取視頻中有意義的信息落地第一步是要對視頻進行運動目標的檢測與提取，目前運動目標檢測的方法主要有三種常用的方法:光流法、幀間差分法、背景差法。

背景差法中的ViBe與諸多方法相比具有計算量小、內存占用率低、實時性高、抗噪效果好等優點。但是由于ViBe只需第一幀就可以完成背景模型的初始化，而僅僅靠第一幀不包含時空信息，存在易引入鬼影的缺點，且當有前景對象不斷經過鬼影區域時，會出現鬼影被不斷加強無法消去的情況。這將嚴重影響背景建模的準確性，從而影響了ViBe在前景檢測應用中的效果。

針對該缺點，常見的抑制鬼影的方法有：1、對視頻前n幀進行預處理，運用幀間差法先得到不包含前景對象的背景圖片，在進行模型的初始化，可以有效的消除鬼影的產生，但是由于預留n幀進行預處理同時也拉長了模型初始化的時間，相比原ViBe只需第一幀就可完成初始化，該方法實現了一定程度上的鬼影消除，但卻犧牲了方法的實時性；2、基于閾值的鬼影抑制方法，對鬼影具有一定的抑制作用，但是因為閾值的設定使得方法具有一定的延時性，鬼影的消除速度方面仍有提高的空間。

本發明內容為江蘇省科技廳重點研發計劃產業前瞻與共性關鍵技術：“大規模監控視頻存儲與分析關鍵技術研發”(BE2015137)的研究成果之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向ViBe的前景鬼影消除方法，克服原ViBe提取前景容易引入鬼影的缺陷，以提高魯棒性和實時性，減少鬼影對背景建模的影響，從而提高目標檢測的準確性。

為了解決以上技術問題，通過進行實時鬼影檢測和對鬼影區域進行局部初始化，此方法能夠在視頻背景建模的過程中實時地對鬼影產生抑制效果，并采用與原ViBe相同的思路，屬于基于像素點的運算，并沒有增加過多運算量，平均每幀處理時間在可接受范圍內，具有良好的魯棒性和實時性，有效地減少了鬼影對背景建模的影響，提高了目標檢測的準確性。

在原ViBe提取前景的基礎上引入實時鬼影區域檢測和局部模型重新初始化的策略，發明的主體包含鬼影區域檢測，鬼影區域定位，以及鬼影的抑制三部分。其中鬼影的抑制包含三個關鍵問題：(1)對何時進行局部模型重新初始化操作的判定、(2)如何確定局部重新初始化的具體區域，即如何定位每一幀中新出現的屬于背景的像素的位置、(3)如何確定鬼影區域的像素集是否已經被完全重新初始化。

本發明與已公開的專利《基于ViBe算法的鬼影快速抑制方法》采用了不同的思路，《基于ViBe算法的鬼影快速抑制方法》是通過閾值給予匹配數目置信因子權值，通過判斷某像素點匹配數目與閾值的關系確定該像素點是否是鬼影點，若是鬼影點則將其劃為背景點，而本發明是通過第二幀檢測對鬼影區域進行劃定，通過確定候選鬼影區域集合，對鬼影區域中的鬼影進行實時的檢測與抑制。且相比前者閾值的選定容易受特定的視頻序列影響，本方法更具可實施性與直觀性，通過在不同場景上的實驗具有良好的抑制鬼影效果與運行速度。

本發明采用的具體技術方案如下：

一種面向ViBe的鬼影消除方法，其特征在于包括以下步驟：

分為鬼影區域的檢測、鬼影區域的定位、前景鬼影的抑制三個部分其特征在于將鬼影的消除置于每一幀的背景建模之后，通過設置前景像素點連通域的面積閾值得到前景ROI(Region of Interest，即感興趣區域)，當前景移動后，通過像素點集合的交運算將背景模型初始化中被前景遮擋的背景的部分區域定位并進行重新初始化，不斷地矯正混入前景像素的背景模型，以達到實時抑制鬼影的目的。具體權利要求包括以下步驟：

步驟一，對鬼影區域進行檢測得鬼影區域：逐幀讀取視頻序列，檢測是否存在由第一幀初始化過程中含有的前景對象而引入的鬼影，若存在則轉到步驟二，否則結束執行對鬼影區域的檢測；

步驟二，對鬼影區域的定位：通過對前景對象ROI矩形區域與所述步驟一中得到的鬼影區域進行交運算，將計算所得的像素點集合所在的位置作為鬼影區域記錄下來并轉到步驟三；