[發明專利]一種基于新舊時相變化發現的違章建筑自動識別的方法

有效

• 申請號: 201711419679.8
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108052917B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 張小國;王宇;邵俊杰;葉緋;王慧青
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于新舊時相變化發現的違章建筑自動識別的方法，包括如下步驟：將采集到的大量視頻信息經過跳幀處理，通過高斯混合模型得到新舊時相背景圖像；對其設定灰度閾值，剔除霧天視頻信息；配準新舊時相背景圖片以獲得差值圖片，進行形態學的去噪處理得到新時相圖像的多個變化區域，分析各變化區域的紋理確定是否存在違章建筑物空間結構特征，得到疑似違章建筑變化；檢測挖掘機，排除常見運動物體停留造成的誤判，并以此為先驗知識進一步篩選建筑物；本發明解決了視頻監控自動發現違章建筑過程中，違章建筑與合法建筑區分的困難，并去除了新舊時相背景圖片差值后產生的各種干擾因素，大大提高了違章建筑的識別率和檢測結果的魯棒性。

技術領域

本發明涉及圖像識別方法，尤其涉及一種基于新舊時相變化發現的違章建筑自動識別的方法。

背景技術

當今社會，土地是人類賴以生存和發展的寶貴自然資源，土地的持續利用是人類社會持續發展的基石。在人口日益膨脹的今天，尤其是在我國，土地承受著巨大的壓力，人地關系日趨緊張。而違章建筑建、土地違法使用等現象造作為占用土地的一大因素已十分嚴重，因此我們急需高效準確的找到違章建筑的可疑變化區域，識別違章建筑。而識別違章建筑過程中極易受復雜現實場景干擾，并難以區分違章建筑和當地合法的建筑。因此提高違章建筑物識別準確率減少誤報率，保證檢測結果的魯棒性顯得十分重要。違章建筑和合法建筑的區分和對復雜現實場景的干擾因素的去除是解決此問題的關鍵。

在違章建筑識別過程中，無論是視頻信息還是圖片信息都可能同時存在違章建筑和合法建筑。直接檢測違章建筑的同時極可能將只存在違章建筑的圖片報警。造成違章建筑檢測的誤判。在現實情境中，自動發現違章建筑變化會受到很多因素的干擾，在檢測變化的過程中，樹葉的抖動，水面的波動，煙霧云朵的運動，都會被檢測出來，影響違章建筑識別，造成違章建筑識別的誤判。同時由于現實場景中停留的車輛、靜止的物體，會使前背景分離時前景誤判為背景，影響違章建筑識別的準確率。針對于上述問題，結合建筑物紋理結構區別于自然物體在形態特征上的特點，對于準確高效判定圖像中是否含有建筑物的技術的需求日益凸顯。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于新舊時相變化發現的違章建筑自動識別的方法，以彌補視頻監控自動發現違章建筑過程中，直接對新時相視頻進行識別時違章建筑與視頻中本身就存在的建筑區分的困難，去除自然場景中天氣變化、樹葉抖動、反光陰影和人為停留的自行車轎車等干擾因素，顯著提高了違章建筑的識別率、減少了誤報率，并大幅度提高了檢測結果的魯棒性。

技術方案：一種基于新舊時相變化發現的違章建筑自動識別的方法，包括如下步驟：

(1)將采集到的大量視頻信息，通過跳N幀處理得到圖像信息(N建議取5-10)；用EM算法改進的GMM模型對圖像進行處理得到不同時段背景模型，即新舊時相背景圖像，存入背景庫中；

(2)使用SIFT(Scale-invariant feature transform)算法，對新舊時相背景圖片進行配準，去除攝像機抖動晃動等造成的影響；將得到的配準圖像進行修復，以去除配準過程中在邊界處造成的黑塊，為步驟(3)提供穩定有效的背景圖片；

(3)利用背景圖像設定灰度閾值T，當兩幅背景圖像中對應像素灰度差值在閾值范圍內(＜T)，則認為不是陰天雨雪等天氣，保留該背景信息并更新到場景中的變化區域圖中；反之，則認為該天視頻信息屬于天氣變化范圍，剔除該天視頻信息；

(4)提取步驟(2)中得到的配準后的新舊時相背景圖片；將得到的圖像進行形態學預處理，以消除不同時相光照對背景圖片的影響；再做差值，得到帶有噪聲的黑白背景差異圖像；所述預處理包括直方圖均衡化、灰度化和二值化。