目标检测方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种目标检测方法和装置，其中，该装置包括：第一确定模块，用于对接收到的图像帧，确定该图像帧的直方图；第二确定模块，用于确定直方图的分布特性；检测模块，用于根据第二确定模块确定的结果，启动检测器对图像帧进行目标对象的检测。本发明根据接收到的图像帧直方图的分布特性，启动检测器对图像帧进行目标对象的检测，不仅能够保证目标检测的实时性，并且能够使目标对象的检测适应环境的实际变化情况，有针对性地进行检测，提高检测的效率和准确性，并且无需采用昂贵的检测设备，有效降低了成本。
【专利说明】目标检测方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机视觉领域，并且特别地，涉及一种目标检测方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着人类夜间活动时间的不断增加和活动区域的不断扩大，在交通、安全、健康和经济等多种领域，对全天候的视频监控和分析的需求在当今以及未来的多年内都会快速增长。然而，迄今为止，诸如入侵检测、客流统计、异常行为分析、交通流量统计以及违章检测等核心技术还远不能满足市场需求，而目标检测性能的不足是其中的关键限制因素之一。
[0003]传统的目标检测方案主要有以下三种:
[0004]第一种方案是基于检测运动区域来检测感兴趣目标，该方案可以利用视频帧间差信息或背景建模等多种手段实时检测运动目标，但是，这种方案很难精确定位感兴趣目标，目标检测结果也很容易受到环境变化(例如，光线变化。光照强度改变)的影响而出现较大误差。当这种方案在环境光较差的夜间环境中应用时，由于夜间环境中光照的变化对检测结果的影响很大，所以这种方案检测性能极为有限。在现有技术中，可以使用红外摄像头来获取夜间图像序列，并使用专用的检测电路检测光照环境和切换红外摄像头。虽然红外摄像头的使用极大的提升了夜间的成像质量和运动目标检测性能，因为红外摄像头的架构非常昂贵，会明显增加视频监控和分析系统的成本，导致难以在市场上取得广泛的使用。
[0005]第二种方案是基于机器学习的方法，这种方案使用提前标注好的感兴趣目标图片作为样本，通过特征提取和离线学习获得目标检测器，从而可以达到在图像序列中精确检测感兴趣目标，然而，在实际应用中，该方案通常采用的方向梯度直方图(Histogram ofOriented Gradient,简称为HOG)特征和协方差(covariance)特征等以及所使用的SVM分类器在运算速度上很难达到实时检测。
[0006]第三种方案是前两种方案的结合使用，这种方案首先使用运动检测筛选感兴趣区域，然后采用通过训练获得的检测器定位感兴趣目标。该方案通常是用来克服第一种方案的检测位置不精确问题和提高第二种方案的检测速度，但第三种方案同样会受到运动检测结果的影响，容易在夜间或感兴趣目标时常处于静止状态时失效。
[0007]因此，在诸如24小时营业超市、地下停车场、小区、车站和道路等多种光线变化对检测结果造成较大影响的应用环境中，现有的基于机器学习的目标检测方案主要存在以下问题:
[0008](I)特征计算和分类器运算复杂度过高，难以达到实时检测；
[0009](2)在自然光线不佳的情况下，获得的图片往往对比度较差，感兴趣目标的轮廓和细节信息丢失较为严重，现有基于白天样本获取的检测器在夜间图像序列上直接进行检测基本会失效;
[0010](3)通过直接采集夜间的感兴趣目标样本训练夜间检测器虽然可以改善夜间目标检测性能，但由于实际应用环境较为复杂多变，在自然光不足的环境中往往会因为辅助照明设施等因素导致光照情况出现变化，使得感兴趣目标所处的环境往往会形成较亮、较暗以及过渡区域，导致适用于自然光线不足的环境检测器难以获得理想的目标检测性能；
[0011](4)在夜间环境光较亮的区域，人体和车辆等感兴趣目标容易受到光线影响而丢失部分边缘和纹理等对目标检测及其重要的局部信息。
[0012]针对相关技术中目标检测方案难以适用于多变的环境、以及处理效率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0013]针对相关技术中目标检测方案难以适用于多变的环境、以及处理效率较低的问题，本发明提出一种目标检测方法和装置，能够根据图像帧直方图的分布特性启动检测器对图像帧进行目标对象的检测，不仅能够保证目标检测的实时性，并且能够适应各种环境变化，提高检测的准确性。
[0014]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种目标检测装置，该目标检测装置包括:
[0015]第一确定模块，用于对接收到的图像帧，确定该图像帧的直方图；
[0016]第二确定模块，用于确定直方图的分布特性；
[0017]检测模块，用于根据第二确定模块确定的结果，启动检测器对图像帧进行目标对象的检测。
[0018]根据本发明的另一方面，提供了一种目标检测方法，该目标检测方法包括:
[0019]对于接收到的图像帧，确定该图像帧的直方图；
[0020]确定直方图的分布特性；
[0021]根据确定结果，启动检测器对图像帧进行目标对象的检测。
[0022]此外，确定直方图的分布特性进一步包括:根据直方图的分布特性，确定对图像帧需要采用的检测模式。
[0023]本发明根据接收到的图像帧直方图的分布特性，启动检测器对图像帧进行目标对象的检测，不仅能够保证目标检测的实时性，并且能够使目标对象的检测适应环境的实际变化情况，有针对性地进行检测，提高检测的效率和准确性，并且无需采用昂贵的检测设备，有效降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是根据本发明实施例的目标检测装置的框图；
[0026]图2是根据本发明实施例的目标检测方法的流程图；
[0027]图3是根据本发明实施例的目标检测方法的具体实例的流程图；
[0028]图4a示出了在光照较为充足的环境下拍摄图像的直方图；
[0029]图4b示出了在光照不充足但是有其他环境光源的环境下拍摄图像的直方图；
[0030]图4c示出了无环境光源的夜间环境下拍摄图像的直方图；
[0031]图5是实现本发明技术方案的计算机的示例性结构框图。
【具体实施方式】
[0032]在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0033]在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
[0034]根据本发明的实施例，提供了一种目标检测装置。
[0035]如图1所示，根据本发明实施例的目标检测装置包括:
[0036]第一确定模块11，用于对接收到的图像帧，确定该图像帧的直方图；
[0037]第二确定模块12，用于确定直方图的分布特性；
[0038]检测模块13，用于根据第二确定模块12确定的结果，启动检测器对图像帧进行目标对象的检测。
[0039]在一个可选实施例中，第一确定模块11用于确定图像巾贞的灰度直方图，第二确定模块12会根据该灰度直方图的分布特性，得到检测结果。应当理解，如果是根据RGB直方图或者其他形式的直方图，同样能够得到检测结果并启动适当的检测器。
[0040]在一个实施例中，第二确定模块12可以进一步根据直方图的分布特性确定需要采用哪些检测器进行检测。
[0041]在另一实施例中，第二确定模块12可以先根据直方图的分布特性确定当前需要采用的检测模式，之后确定应启动哪些检测器进行检测。
[0042]本文将主要针对首先确定检测模式进而启动相应检测器的情况进行描述。
[0043]另外，根据光照的情况，本发明的检测模式可以包括但不限于:白天检测模式、黄昏检测模式、夜间检测模式、雨天检测模式、雪天检测模式等。
[0044]并且，检测模块13用于在根据上述光照情况确定的检测模式下需要通过多个检测器进行检测的情况下，根据多个检测器在上述光照情况下的适用程度，对每个检测器分配对应的权值，并对多个检测器的输出结果进行加权，确定对目标的检测结果。也就是说，如果获取图像帧的当前时间为午夜，自然光很少，根据相关技术，此时会对该图像帧采用适用于夜晚的检测器进行检测，但是如果此时出现了其他环境光源导致获取的图像帧中的对象被光照射，就会导致检测出现误差甚至失效。但是，根据本发明的技术方案，会根据图像帧的直方图的实际分布特性启动检测器，就能够有效避免这种情况出现。
[0045]对不同的检测器分别分配权值，能够很好地将多个检测器的检测结果综合在一起，更加客观地进行目标检测。例如，假设根据直方图的分布特性判断，其中的光照很少，需要启动夜间检测器和其他的至少一个检测器(例如白天检测器)，由于根据直方图的分布特性确定当前图像帧中的实际光照较少，因此，可以对夜间检测器分配更大的权值，对于白天检测器分配较小的权值，从而使得最终的检测结果更多地取决于夜间检测器的检测结果O
[0046]在一个实施例中，上述直方图的分布特性至少通过峰值和/或谷值的特性体现。也就是说，检测模块可以根据峰值和/或谷值来确定当前需要采用的检测模式或直接确定需要启动的检测器。
[0047]并且，直方图的峰值和/或谷值的特性通过以下参数中的至少之一体现:峰值的数量、峰值的位置、谷值的数量、谷值的位置。
[0048]具体地，第二确定模块12可利用以下公式确定直方图的分布参数:
[0049]
【权利要求】
1.一种目标检测装置，其特征在于，包括: 第一确定模块，用于对接收到的图像帧，确定该图像帧的直方图； 第二确定模块，用于确定所述直方图的分布特性； 检测模块，用于根据第二确定模块确定的结果，启动检测器对所述图像帧进行目标对象的检测。
2.根据权利要求1所述的目标检测装置，其特征在于，所述第二确定模块还用于根据所述直方图的分布特性，确定对所述图像帧需要采用的检测模式。
3.根据权利要求2所述的目标检测装置，其特征在于，所述第二确定模块用于根据所述直方图的分布特性，确定所述图像帧中光源的光照情况，并根据所述光照情况确定检测模式。
4.根据权利要求3所述的目标检测装置，其特征在于，所述检测模块用于在根据所述光照情况确定的检测模式下需要通过多个检测器进行检测的情况下，根据所述多个检测器在所述光照情况下的适用程度，对每个检测器分配对应的权值，并对所述多个检测器的输出结果进行加权，确定对所述目标的检测结果。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的目标检测装置，其特征在于，所述直方图的分布特性至少通过峰值和/或谷值的特性体现。
6.根据权利要求5中所述的目标检测装置，其特征在于，所述直方图的峰值和/或谷值的特性通过以下参数中的至少之一体现: 峰值的数量、峰值的位置、谷值的数量、谷值的位置。
7.根据权利要求6所述的目标检测装置，其特征在于，所述检测模块用于利用公式确定直方图的分布参数.
，其中，μ H为均值，σ H为方差，vH为第i个峰值/谷值所在的位置，Hf为所述直方图的分布参数； 并且，所述检测模块还用于确定所述直方图参数所在的数值范围，并将预先配置的所述数值范围所对应的检测模式确定为对所述图像帧需要采用的检测模式。
8.根据权利要求2所述的目标检测装置，其特征在于，在确定的所述检测模式需要用于采用针对夜间环境进行检测的检测器的情况下，所述检测模块启动用于针对夜间环境进行检测的检测器、以及至少一个用于针对其他光照环境进行检测的检测器，对所述图像帧进行目标对象的检测。
9.根据权利要求2所述的目标检测装置，其特征在于，在确定的所述检测模式需要采用针对夜间环境进行检测的检测器的情况下，所述检测模块至少启动用于针对夜间环境进行检测的检测器，且启动的检测器对所述图像帧的直方图进行划分得到子直方图，并对不符合正态分布的子直方图仅进行一次进一步划分，根据划分得到的直方图对所述图像帧进行目标对象的检测。
10.根据权利要求1所述的目标检测装置，其特征在于，每个检测器包括矩形梯度特征和软级联式Boosting分类器。
11.一种目标检测方法，其特征在于，包括: 对于接收到的图像帧，确定该图像帧的直方图； 确定所述直方图的分布特性；根据确定结果，启动检测器对所述图像帧进行目标对象的检测。
12.根据权利要求11所述的目标检测方法，其特征在于，确定所述直方图的分布特性进一步包括: 根据所述直方图的分布特性，确定对所述图像帧需要采用的检测模式。
13.根据权利要求12所述的目标检测方法，其特征在于，根据所述直方图的分布特性，确定对所述图像帧需要采用的检测模式 包括: 根据所述直方图的分布特性，确定所述图像帧中光源的光照情况，并根据所述光照情况确定检测模式。
14.根据权利要求13所述的目标检测方法，其特征在于，如果在根据所述光照情况确定的检测模式下需要通过多个检测器进行检测，则在对所述图像帧进行目标对象的检测时，根据所述多个检测器在所述光照情况下的适用程度，对每个检测器分配对应的权值，并对所述多个检测器的输出结果进行加权，确定对所述目标的检测结果。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的目标检测方法，其特征在于，所述直方图的分布特性至少通过峰值和/或谷值的特性体现。
16.根据权利要求15所述的目标检测方法，其特征在于，所述直方图的峰值和/或谷值的特性通过以下参数中的至少之一体现: 峰值的数量、峰值的位置、谷值的数量、谷值的位置。
17.根据权利要求16所述的目标检测方法，其特征在于，确定所述直方图的分布特性包括: 利用公式确定直方图的分布参数，
其中，μΗ为均值，%为方差，Vh为第i个峰值/谷值所在的位置，Hf为所述直方图的分布参数； 确定所述直方图参数所在的数值范围，并将预先配置的所述数值范围所对应的检测模式确定为对所述图像帧需要采用的检测模式。
18.根据权利要求12所述的目标检测方法，其特征在于，在确定的所述检测模式需要采用针对夜间环境进行检测的检测器的情况下，在对所述图像帧进行目标对象的检测时，启动用于针对夜间环境进行检测的检测器、以及至少一个用于在其他检测模式下进行检测的检测器，对所述图像帧进行目标对象的检测。
19.根据权利要求12所述的目标检测方法，其特征在于，在确定的所述检测模式需要采用针对夜间环境进行检测的检测器的情况下，在对所述图像帧进行目标对象的检测时，对所述图像帧的直方图进行划分得到子直方图，并对不符合正态分布的子直方图仅进行一次进一步划分，根据划分得到的直方图对所述图像帧进行目标对象的检测。
【文档编号】G06T7/00GK104182958SQ201310190583
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】张登, 李亮 申请人:索尼公司