专利名称：一种实现快速移动检测的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种实现快速移动检测的方法和装置。
技术背景
大型超市、银行以及机场等公共场所通常都具有很高的安全级别要求，特别是在全球恐怖主义日益猖獗的今天，因此，这些场所都加强了视频监控的力度。
在这些场所中，人群的各种异常行为都值得关注，如騷乱、聚集、打架、抢劫等，因为这些行为往往可能会危害公共安全及人民的生命财产。而上述异常行为通常具有一定的相似性，即快速移动，不同的是，该快速移动可能是人群整体的行为，也可能是人群中局部的行为。
正因为上述异常行为可能会危害公共安全及人民的生命财产，因此在实际应用中，需要按照某种方式来实现快速移动检测，并及时进行报警。
现有技术中提出，可基于一种外观信息和运动信息相结合的随机模型，利用时域运动信息及空域信息来实现快速移动检测，但是，这种方式所用模型比较复杂，而且针对不同的场景需要分别单独进行训练，因此计算量很大。发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种实现快速移动检测的方法和装置，能够减少计算量。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
一种实现快速移动检测的方法，对于输入的每帧图像t，分别进行如下处理
获取图像t的帧差图像；
从帧差图像中提取出运动区域，所提取出的运动区域的个数至少为1 ；
从帧差图像中提取出M个角点，M为大于1的正整数，并基于提取出的角点进行光流跟踪，得到M个跟踪矢量；
确定每个跟踪矢量分别对应的运动区域；
利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度，如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。
一种实现快速移动检测的装置，包括接收模块和检测模块；
接收模块，用于在接收到输入的每帧图像t时，分别通知检测模块执行自身功能；
检测模块，用于获取图像t的帧差图像；从帧差图像中提取出运动区域，所提取出的运动区域的个数至少为1 ；从帧差图像中提取出M个角点，M为大于1的正整数，并基于提取出的角点进行光流跟踪，得到M个跟踪矢量；确定每个跟踪矢量分别对应的运动区域；利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度，如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。
可见，采用本发明的技术方案，只需经过帧差图像获取、运动区域及角点提取、光流跟踪等处理即可实现快速移动检测，无需针对不同的场景分别建立复杂的模型，从而减少了计算量。
图1为地平线的位置示意图。
图2为本发明实现快速移动检测的方法实施例的流程图。
图3为从一帧差图像中提取出的运动区域的示意图。
图4为从另一帧差图像中提取出的运动区域的示意图。
图5为本发明实现快速移动检测的装置实施例的组成结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种实现快速移动检测的方案，能够减少计算量。
本发明所述方案对于摄像机的架设有一定的要求摄像机的高度需要定在4 8 米左右，如果太低，则人占的面积太大从而容易出现误报，如果太高，则容易出现漏报；摄像机的俯仰角度需要保证地平线的位置不低于图像的1/3处，图1为地平线的位置示意图，如果摄像机安装得过于水平会容易出现误报；摄像机焦距一般选择3 9毫米，不能过大，否则人在视野内较大容易出现误报。
为使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。
图2为本发明实现快速移动检测的方法实施例的流程图，针对输入的每帧图像t， 分别进行如下处理。
步骤21 获取图像t的帧差图像。
本步骤中，对于图像t中的每个像素点，分别计算其与图像t-Ι中的对应像素点的灰度值差值，如果计算结果大于预定阈值，则将帧差图像中的对应像素点的灰度值设置为 1，否则为0 ；其中，图像t-i为与图像t相邻的前一帧图像，对应是指坐标相同。
即有
D(t) = I(t)-I(t-1) ； (1)
其中，I(t)表示图像t，I(t_l)表示图像t_l，D(t)表示帧差图像。
灰度值设置为1的像素点即为运动像素点。
得到运动像素点的方式有很多种，比如背景建模方式和光流法等，本实施例中之所以采用帧差法是因为本发明所述方案是应用在复杂场景下，在这种场景下背景建模方式将失效，而光流法的计算量又过大。
上述阈值的具体取值可根据实际需要而定，但不能太小或太大，因为如果太小的话会对噪声敏感，太大的话又会导致运动区域破碎，实验表明，7为一个较佳值。
步骤22 从帧差图像中提取出运动区域，所提取出的运动区域的个数至少为1。
本步骤中，从步骤21中获取到的帧差图像中提取出运动区域，即提取出运动团块 (blob)。
首先，利用双向投影方式得到帧差图像在行和列两个不同方向上的直方图，如式 ⑵和(3)所示
权利要求
1.一种实现快速移动检测的方法，其特征在于，对于输入的每帧图像t，分别进行如下处理获取图像t的帧差图像；从帧差图像中提取出运动区域，所提取出的运动区域的个数至少为1 ； 从帧差图像中提取出M个角点，M为大于1的正整数，并基于提取出的角点进行光流跟踪，得到M个跟踪矢量；确定每个跟踪矢量分别对应的运动区域；利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度，如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取图像t的帧差图像包括对于图像t中的每个像素点，分别计算其与图像t-Ι中的对应像素点的灰度值差值，如果计算结果大于预定阈值，则将帧差图像中的对应像素点的灰度值设置为1，否则为0 ； 其中，图像t-Ι为与图像t相邻的前一帧图像，对应是指坐标相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从帧差图像中提取出运动区域包括 利用双向投影方式得到帧差图像在行和列两个不同方向上的直方图；基于得到的直方图，利用自适应阈值方式提取出运动区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从帧差图像中提取出M个角点包括 按照Harris角点提取方式从帧差图像中提取出M个角点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于提取出的角点进行光流跟踪，得到M个跟踪矢量包括将各角点坐标在图像t-Ι中对应的像素点作为光流初始点，其中，图像t-Ι为与图像t 相邻的前一帧图像；确定各光流初始点在图像t中的坐标，将确定出的各坐标上的像素点作为光流跟踪占.^ w\ 将每个光流初始点及其对应的光流跟踪点所组成的矢量作为该光流初始点的跟踪矢量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定每个跟踪矢量分别对应的运动区域包括如果一跟踪矢量对应的光流初始点的坐标为(χ，y)，一运动区域的四个顶点坐标分别为 “left ，Ytop)、(Xright，Ytop)、(Xleft，^bottom)、(Xright，^bottom)，且 Χ、Υ 两足xleft < X < Xrlght，Ytop< y < yb。tt。m，则确定该跟踪矢量对应于该运动区域；其中，Aeft表示运动区域的左上顶点的横坐标，x,ight表示运动区域的右下顶点的横坐标，7_表示运动区域的左上顶点的纵坐标，Ybottom表示运动区域的右下顶点的纵坐标。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度包括对于每个运动区域Y，分别进行以下处理将对应于运动区域Y的各跟踪矢量中具有相同特性的跟踪矢量划分为一个分组，共得到N个分组，每个分组分别对应一种运动模式，N为正整数；针对每个分组，分别计算其中的各跟踪矢量对应的光流初始点与光流跟踪点之间的欧式距离，将各计算结果相加求平均，得到每种运动模式的运动速度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将对应于运动区域Y的各跟踪矢量中具有相同特性的跟踪矢量划分为一个分组包括A、分别根据
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述得到3个分组之后，进一步包括如果一分组中的跟踪矢量数小于预定阈值，则删除该分组。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的方法，其特征在于，所述利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度之后，进一步包括分别获取每个运动区域对应的矫正因子；将确定出的各运动速度分别乘以对应的矫正因子，得到最终所需的运动速度；其中，运动区域离摄像机越近，对应的矫正因子的取值越小，反之，离摄像机越远，对应的矫正因子的取值越大。
11.一种实现快速移动检测的装置，其特征在于，包括接收模块和检测模块；接收模块，用于在接收到输入的每帧图像t时，分别通知检测模块执行自身功能；检测模块，用于获取图像t的帧差图像；从帧差图像中提取出运动区域，所提取出的运动区域的个数至少为1 ；从帧差图像中提取出M个角点，M为大于1的正整数，并基于提取出的角点进行光流跟踪，得到M个跟踪矢量；确定每个跟踪矢量分别对应的运动区域；利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度，如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述检测模块中包括帧差图像获取单元、运动区域提取单元、角点提取单元、光流跟踪单元、运动信息确定单元和运动模式分解单元；帧差图像获取单元，用于针对图像t中的每个像素点，分别计算其与图像t-Ι中对应像素点的灰度值差值，如果计算结果大于预定阈值，则将帧差图像中对应像素点的灰度值设置为1，否则为0 ；其中，图像t-Ι为与图像t相邻的前一帧图像，对应是指坐标相同；运动区域提取单元，用于利用双向投影方式得到帧差图像在行和列两个不同方向上的直方图，并基于得到的直方图，利用自适应阈值方式提取出运动区域；角点提取单元，用于按照Harris角点提取方式从帧差图像中提取出M个角点；光流跟踪单元，用于将各角点坐标在图像t-Ι中对应的像素点作为光流初始点；确定各光流初始点在图像t中的坐标，将确定出的各坐标上的像素点作为光流跟踪点；将每个光流初始点及其对应的光流跟踪点所组成的矢量作为该光流初始点的跟踪矢量；运动信息确定单元，用于当一跟踪矢量对应的光流初始点的坐标为(x，y)，一运动区域的四个顶点坐标分别为(χ left ‘ Ytop)、(Xright' ^top )、(Xleft， ^bottom )、(Xright，^bottom)，且 x、Y 两足 Xleft < X < Xrighf Ytop < Y < Ybottom时，确定该跟踪矢量对应于该运动区域；其中，^eft表示运动区域的左上顶点的横坐标，xHght表示运动区域的右下顶点的横坐标，yt。p表示运动区域的左上顶点的纵坐标，Ybottom表示运动区域的右下顶点的纵坐标；运动模式分解单元，用于利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度，如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述运动模式分解单元中包括 第一处理子单元，用于针对每个运动区域Y，分别将对应于运动区域Y的各跟踪矢量中具有相同特性的跟踪矢量划分为一个分组，共得到N个分组，每个分组分别对应一种运动模式，N为正整数；第二处理子单元，用于针对每个分组，分别计算其中的各跟踪矢量对应的光流初始点与光流跟踪点之间的欧式距离，将各计算结果相加求平均，得到每种运动模式的运动速度； 如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一处理子单元分别根据计算出对应于运动区域Y的各跟踪矢量的模型参数(Δχ，Δγ)，其中，Xt-!表示跟踪矢量对应的光流初始点的横坐标，Yt-!表示跟踪矢量对应的光流初始点的纵坐标，^Ct表示跟踪矢量对应的光流跟踪点的横坐标，yt表示跟踪矢量对应的光流跟踪点的纵坐标；将各跟踪矢量的模型参数组成一个集合P ；针对集合P中的每个模型参数(Δ&， Δ Yi)，分别统计出集合P中符合Δ Xi-a < Δχ < Δ Xi+a, Δ Yi-b < Δ y < Δ Yi+b这一条件的模型参数的个数，a > 0，b > 0，将个数最大时符合条件的各模型参数对应的跟踪矢量组成一个分组，并将组成该分组的各跟踪矢量对应的模型参数从集合P中删除，之后，按照原集合P的处理方式对新的集合P进行处理，直到得到3个分组。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一处理子单元进一步用于，如果一分组中的跟踪矢量数小于预定阈值，则删除该分组。
16.根据权利要求13 15中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测模块中进一步包括标定单元，用于为第二处理子单元提供所需的矫正因子；第二处理子单元进一步用于，分别获取每个运动区域对应的矫正因子；将得到的各运动速度分别乘以对应的矫正因子，得到最终所需的运动速度；其中，运动区域离摄像机越近，对应的矫正因子的取值越小，反之，离摄像机越远，对应的矫正因子的取值越大。
全文摘要
本发明公开了一种实现快速移动检测的方法和装置，对于输入的每帧图像t，分别进行如下处理获取图像t的帧差图像；从帧差图像中提取出运动区域，所提取出的运动区域的个数至少为1；从帧差图像中提取出M个角点，M为大于1的正整数，并基于提取出的角点进行光流跟踪，得到M个跟踪矢量；确定每个跟踪矢量分别对应的运动区域；利用对应的跟踪矢量分别确定出每个运动区域的不同运动模式的运动速度，如果任一运动速度大于预定阈值，则确定图像t中存在快速移动行为。应用本发明所述的方法和装置，能够减少计算量。
文档编号G06T7/20GK102521842SQ20111038428
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者任烨, 全晓臣, 浦世亮, 王超, 蔡巍伟, 贾永华 申请人:杭州海康威视数字技术股份有限公司