专利名称：一种移动物体的探测方法
技术领域：
本发明属于智能视频分析领域，特别涉及一种移动物体的探测方法。
背景技术：
在近几年中，物体移动探测技术引起了很多计算机视觉学者们的广泛关注，主要是因为其在众多领域里的具有发展前途的应用，尤其是在视频监控领域。但是此项技术仍然处在早期的发展阶段，仍然需要在各个方面得到提高以适应各种复杂的环境条件。目前已经有一些移动物体探测的算法被提出，在它们当中有两种具有代表性的方法，它们分别是背景差法和光流法。背景差法是最常用的方法，它通常应用在静止的背景环境下，其原理是用一个背景模型当作参考，来与当前帧图像进行比较，以探测到前景运动信息。背景差法快速、简单，但此方法在应用时需要有固定，静止的背景。光流法是一种运动补偿的方法，它用来估计在相邻两帧内象素点的运动趋势，它可以应用在背景信息变化的环境下。其原理是假设相应的象素点在连续两帧内的运动不超过一定的象素距离以计算出它的运动趋势。光流法相对于背景差法要复杂一些，但它可以很准确的探测到物体运动而不需要考虑背景模型。在现有技术中，在视频流图像处理的过程中的数据量会非常大，从而导致在移动物体的探测过程中运算速度比较低。有鉴于此，有必要对现有技术中的移动物体的探测方法予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动物体的探测方法，提高探测移动物体的准确率，减少监控设备的运算量，并缩短监控设备探测移动物体的运算时间。为实现上述发明目的，本发明提供了一种移动物体的探测方法，其包括以下步骤
51、获取连续帧的原始图像，并对同一帧的原始图像进行至少一次分辨率降低处理，以得到若干分辨率逐级递减的图像；
52、对相邻帧的同分辨率图像进行帧差法运算，并将帧差结果与设定阈值比较；
53、进行数学形态学处理，使被探测到的相邻帧的同分辨率图像中运动像素点信息增
强；
54、对探测到的运动像素点信息增强的低分辨率图像进行至少一次分辨率提高处理，以复原至原始图像，从而探测出移动物体。作为本发明的进一步改进，所述步骤SI中还包括对连续帧的原始图像通过高斯滤波器进行过滤。 作为本发明的进一步改进，所述同一帧中的低分辨率图像的分辨率为相邻高分辨图像的分辨率的1/A2，其中A为大于或者等于2的整数。作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的帧差结果为在相邻帧中经过降低相同分辨率处理后，并且为同一位置中的像素灰度差。作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，若帧差结果大于设定阈值，则提取出有运动变化的像素点；若帧差结果小于设定阈值，则不提取出有运动变化的像素点。作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的设定阈值为20。作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中的数学形态学运算为膨胀运算，其运算公式为
Λ B = {x I (S)x r\ ΑΦ & }
其中，A为被检测目标，B为结构运算符。作为本发明的进一步改进，所述步骤SI中分辨率降低处理的次数与步骤S4中分辨率提高处理的次数相同。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过本发明，提高探测移动物体的准确率，减少监控设备的运算量，并缩短监控设备探测移动物体的运算时间。
图I为本发明一种移动物体的探测方法一具体实施方式
中的流程示意 图2为对连续帧的原始图像进行分辨率降低及进行分辨率提高的示意 图3为图I中的步骤SI中高斯滤波系数的示意 图4为图I的S3中所示的数学形态学运算处理中采用膨胀运算处理的原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。请参图I所示，图I为本发明一种移动物体的探测方法一具体实施方式
中的流程示意图。在本实施方式中，一种移动物体的探测方法，其包括以下步骤
SI、获取连续帧的原始图像，并对同一帧的原始图像进行至少一次分辨率降低处理，以得到若干分辨率逐级递减的图像。视频流是由许多帧原始图像组成的，每一帧的原始图像由许多个像素组成。由这些像素组成的视频流的数据量是非常巨大的，因此在移动物体的探测过程中需要大量复杂的计算。在本实施方式中，首先获取连续帧的原始图像。参照图2所示，并对同一帧的图像11进行两次分辨率降低处理，以得到分辨率逐级递减的两个图像(12、13)。通过高斯金字塔结构法，首先是用高斯滤波器对图像11进行过滤处理。其中，图像11被称为原始图像。同时进行分辨率降低处理，以获取图像12。图像12是图像11在分辨率递减情况下的低分辨率图像。以类似的方式，再对图像12进行同样的分辨率降低处理，获取图像13。图像13是图像12在分辨率递减情况下获得的更低分辨率图像。通过此方式得到的图像序列，即图像11、图像12、图像13称之为“高斯金字塔结构”。在本实施方式中，图像22、图像23为图像21进行两次分辨率降低处理所得到的逐级降低的低分辨率图像；图像32、图像33为图像31进行两次分辨率降低处理所得到的逐级降低的低分辨率图像。其分辨率逐级降低的方向如图2中箭头110所示。在本实施方式中，图像11、图像21以及图像31为连续帧的原始图像。该步骤SI中还包括对获取连续帧的原 始图像11通过高斯滤波器进行过滤。在本实施方式中，低分辨率图像12的分辨率为高分辨率图像11的分辨率的1/A2，低分辨率图像13的分辨率为高分辨率图像12的分辨率的1/A2。在本实施方式中，A的取值为2，当然A也可为大于2的整数。该步骤SI中对图像11进行分辨率降低处理的次数为两次，当然也可为三次或者更多次的分辨率降低处理。在本实施方式中，对获取连续帧的原始图像通过高斯滤波器进行过滤的计算公式如公式(I)所示
Σ Σ ^^+2J+^ ⑴
^y= - JVf ψ=—Ν
其中，gk为同一帧的低分辨率图像，gk-i为同一帧的高分辨率图像。w(p，q)为由高斯滤波系数组成的权重模板。在本实施方式中采用5X5大小的权重模板90，高斯滤波系数为W(P, q),其计算公式如公式(2)所示
G(x,=^(2)
其中O·力尺度参数，在本实施方式中，采用O· =1时的高斯滤波系数，其采用5X5大小的权重模板系数。参图3所示，图3的中心点数值“O. 15915”为当X取值为0，y取值为
O,π取值为I的时候，通过代入公式(2)计算所得的数值。S2、对相邻帧的同分辨率图像进行帧差法运算，并将帧差结果与设定阈值比较。帧差法又称时间差分法，将t时刻的图像与t-Ι时刻图像做差，取各像素点灰度差值的绝对值，得到差分图像，其计算公式如下所示
Di(^y)J255 ,I他办
[Oelse
其中，Di(X5Ji)为帧差结果。设定阈值T对检测效果起决定作用。一般情况下，设定阈值T取固定值，该设定阈值T的大小决定了整个运动检测的敏感度，在本实施方式中设定阈值T为20。步骤S2中的帧差结果为在相邻帧中经过降低相同分辨率处理后，并且为同一位置中的像素灰度差值的绝对值。若帧差结果大于设定阈值，则提取出有运动变化的像素点。若帧差结果小于设定阈值，则不提取出有运动变化的像素点。在本实施方式中，该像素灰度差值的绝对值是指图像12与图像22的同一位置中的像素灰度差值的绝对值。其图像12与图像22的具有相同的分辨率。同样的，图像22与图像32也具有相同的分辨率。S3、进行数学形态学处理，使被探测到的相邻帧的同分辨率图像中运动像素点信息增强。帧差法运算只能提取出运动目标的边界，在运动实体内部容易产生空洞现象，不能完全提取出目标所有的像素点。且当物体运动速度较慢，两帧图像之间差别不大的情况下，帧差法运算难以提取出所有相关的前景信息，甚至有可能检测不到运动目标。参图4所示，在本实施方式中，可采用八邻域的膨胀运算，使被探测到的运动像素点信息增强，起到连接和填充的作用。该膨胀运算的计算公式为
权利要求
1.一种移动物体的探測方法，其特征在于，其包括以下步骤 51、获取连续帧的原始图像，并对同一帧的原始图像进行至少一次分辨率降低处理，以得到若干分辨率逐级递减的图像； 52、对相邻帧的同分辨率图像进行帧差法运算，并将帧差结果与设定阈值比较； 53、进行数学形态学处理，使被探測到的相邻帧的同分辨率图像中运动像素点信息增強； 54、对探测到的运动像素点信息增强的低分辨率图像进行至少一次分辨率提高处理，以复原至原始图像，从而探測出移动物体。
2.根据权利要求I所述的移动物体的探測方法，其特征在于，所述步骤SI中还包括对连续帧的原始图像通过高斯滤波器进行过滤。
3.根据权利要求I所述的移动物体的探测方法，其特征在于，所述同一帧中的低分辨率图像的分辨率为相邻高分辨图像的分辨率的1/A2，其中A为大于或者等于2的整数。
4.根据权利要求I所述的移动物体的探測方法，其特征在于，所述步骤S2中的帧差结果为在相邻帧中经过降低相同分辨率处理后，并且为同一位置中的像素灰度差。
5.根据权利要求I所述的移动物体的探測方法，其特征在于，所述步骤S2中，若帧差结果大于设定阈值，则提取出有运动变化的像素点；若帧差结果小于设定阈值，则不提取出有运动变化的像素点。
6.根据权利要求I或5中任意一项所述的移动物体的探測方法，其特征在于，所述步骤S2中的设定阈值为20。
7.根据权利要求I所述的移动物体的探測方法，其特征在于，所述步骤S3中的数学形态学运算为膨胀运算，其运算公式为A B =r\ A Φ 0 } 其中，A为被检测目标，B为结构运算符。
8.根据权利要求I所述的移动物体的探測方法，其特征在于，所述步骤SI中分辨率降低处理的次数与步骤S4中分辨率提高处理的次数相同。
全文摘要
本发明提供了一种移动物体的探测方法，其包括以下步骤S1、获取连续帧的原始图像，并对同一帧的原始图像进行至少一次分辨率降低处理，以得到若干分辨率逐级递减的图像；S2、对相邻帧的同分辨率图像进行帧差法运算，并将帧差结果与设定阈值比较；S3、进行数学形态学处理，使被探测到的相邻帧的同分辨率图像中运动像素点信息增强；S4、对探测到的运动像素点信息增强的低分辨率图像进行至少一次分辨率提高处理，以复原至原始图像，从而探测出移动物体。通过本发明，可提高探测移动物体的准确率，减少监控设备的运算量，并缩短监控设备探测移动物体的运算时间。
文档编号G06T7/20GK102819848SQ20121026342
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年4月12日
发明者吕楠, 杨京雨, 瞿研 申请人:无锡慧眼电子科技有限公司