[發(fā)明專利]一種視頻監(jiān)控中前景提取的改進算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711001978.X
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107895379A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇寒松;龍鑫;劉高華
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06T7/254
• 分類號: G06T7/254;G06T5/00;G06T5/50;G06T7/12;H04N7/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 劉子文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控領(lǐng)域，特別是涉及一種視頻監(jiān)控中前景提取的改進算法。

背景技術(shù)

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控越來越智能化，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個主要任務(wù)是對視頻圖像中的目標(biāo)或者感興趣的部分進行檢測、識別、跟蹤等。前景的正確提取是視頻監(jiān)控的前提，前景提取的效果會影響后續(xù)的目標(biāo)的識別和跟蹤的準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性。在真實的應(yīng)用場景中，由于環(huán)境中光照的變化，背景中樹葉的擾動和相機自身的抖動等不可改變的因素會對運動目標(biāo)檢測的效果產(chǎn)生影響。

前景提取的方法有很多種，常用的算法有幀間差分法(是將固定間隔的視頻幀進行比較，適合動態(tài)變化的環(huán)境，但是由于會產(chǎn)生大面積的空洞，提取目標(biāo)的完整性較差)、背景差分法(通過當(dāng)前視頻幀和背景幀進行差分運算實現(xiàn)對運動目標(biāo)檢測，該方法可以較好完整的提取目標(biāo)，受光照和背景的變化影響較大)，光流法(因其計算復(fù)雜、很難滿足運動檢測的實時性)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種視頻監(jiān)控中前景提取的改進算法，該算法綜合各種算法的有點進行優(yōu)勢互補，進一步提高了前景檢測的準(zhǔn)確率，實質(zhì)為改進的五幀差分法和GMM融合的前景提取算法，可完成在光照的變化和背景的擾動的復(fù)雜的背景環(huán)境中的前景提取，通過建立GMM背景模型，并不斷對背景模型進行更新，在光照的變化和樹葉的擾動中也可以準(zhǔn)確的檢測運動目標(biāo)，提高前景檢測的質(zhì)量，從而有效的對前景目標(biāo)進行提取。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種視頻監(jiān)控中前景提取的改進算法，包括以下步驟：

步驟(1)：將采集到的彩色視頻幀進行預(yù)處理，首先把彩色圖轉(zhuǎn)換為灰度圖，再經(jīng)過中值濾波對圖像進行降噪處理，最后進行直方圖均值化，提高圖像對比度；

步驟(2)：對預(yù)處理后的視頻幀進行改進的五幀差法處理；

步驟(3)：對預(yù)處理后的視頻幀同時進行GMM建模，提取出背景模型；

步驟(4)：運用改進的背景減法對視頻幀進行處理；

步驟(5)：將步驟(2)和步驟(4)所得到的視頻幀進行邏輯或運算；

步驟(6)：對步驟(5)所得到的視頻幀進行形態(tài)學(xué)處理，最終提取出完整的前景。

步驟(2)中所述的改進的五幀差法，其建立流程具體包括以下步驟：

步驟(201)、選取實驗視頻幀中的連續(xù)5幀f₁(x,y)，f₂(x,y)，f₃(x,y)，f₄(x,y)，f₅(x,y)，選取這5幀中的前2幀圖像采用公式：進行絕對值差分；

步驟(202)、進行二值化處理，從而獲得前兩幀的二值圖像D₂(x,y)，取第2幀和第3幀圖像進行相同運算得到二值圖像D₃(x,y)，同理可得二值圖像D₄(x,y)和D₅(x,y)；

步驟(203)、對D₂(x,y)和D₃(x,y)進行算數(shù)加法運算，獲得1幀含有運動對象大致范圍的圖像g₁(x,y)，取D₄(x,y)和D₅(x,y)進行同樣的操作，得到另一幀含有運動對象范圍的圖像g₂(x,y)；

步驟(204)、對g₁(x,y)和g₂(x,y)使用邏輯與運算，獲得最終結(jié)果I(x,y)，即獲得的相鄰5幀圖像的中間幀移動對象區(qū)域的圖像。

步驟(3)中所述對預(yù)處理后的視頻幀同時進行GMM建模，具體包括以下步驟：

步驟(301)、對要建立的背景模型中的每一個像素點建立K(3≤K≤5)個高斯分布；

步驟(302)、對于某一像素點的(x₀,y₀)，它的歷史記錄{X₁,X₂,...,X_t}＝{I(x₀,y₀)|1≤i≤t}，則當(dāng)前可能觀察到的像素值變化為：