阴影检测装置及方法与流程

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种阴影检测装置及方法。

背景技术：

随着信息技术的不断发展，数字摄像产品的应用日益普遍，图像处理技术也随之快速发展。为了在视频图像中检测、分割或追踪物体，背景提取经常被采用。背景提取算法的目的在于从静止的或缓慢运动的场景(又称为背景)中识别运动物体(又称为前景)。但是，运动物体的检测结果受到阴影的影响。通常，阴影在物体的相邻区域移动，因此有可能被错误的识别为运动物体。在很多计算机视觉的应用中，阴影被认为是导致错误的物体识别和追踪以及运动物体分割混乱的重要因素。因此，在计算机视觉领域，对于阴影的检测和去除是非常重要的。

目前，很多算法被用于进行阴影的检测，例如，可以使用基于熵、梯度或仿射传播的算法来进行阴影检测。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

当利用上述现有的方法进行阴影检测时，计算和判断方法较为复杂，导致检测效率较低。

本发明实施例提供一种阴影检测装置及方法，直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种阴影检测装置，包括：第一生成单元，所述第一生成单元用于生成输入图像的背景图像；第二生成单元，所述第二生成单元 用于根据所述输入图像和所述背景图像，生成二值化前景图像；确定单元，所述确定单元用于针对所述二值化前景图像中每一个像素值为1的像素，当所述输入图像中与所述像素对应的像素的亮度小于所述背景图像中与所述像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内时，将所述二值化前景图像中的像素值为1的所述像素确定为阴影。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种阴影检测方法，包括：生成输入图像的背景图像；根据所述输入图像和所述背景图像，生成二值化前景图像；针对所述二值化前景图像中每一个像素值为1的像素，当所述输入图像中与所述像素对应的像素的亮度小于所述背景图像中与所述像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内时，将所述二值化前景图像中的像素值为1的所述像素确定为阴影。

本发明的有益效果在于：直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明实施例1的阴影检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2的电子设备的结构示意图；

图3是本发明实施例2的电子设备的系统构成的一示意框图；

图4是本发明实施例3的阴影检测方法的流程图；

图5是本发明实施例4的阴影检测方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

图1是本发明实施例1的阴影检测装置的结构示意图。如图1所示，该装置100包括：

第一生成单元101，用于生成输入图像的背景图像；

第二生成单元102，用于根据该输入图像和背景图像，生成二值化前景图像；

确定单元103，用于针对该二值化前景图像中每一个像素值为1的像素，当该输入图像中与该像素对应的像素的亮度小于该背景图像中与该像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内时，将该二值化前景图像中的像素值为1的该像素确定为阴影。

由上述实施例可知，直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

在本实施例中，输入图像可根据现有方法而获得。例如，该输入图像可通过提取监控视频中的某一帧图像而获得。而该监控视频可通过安装在监测区域的摄像装置而获得。

在本实施例中，作为检测对象的阴影可以是运动物体的阴影，也可以是运动物体的阴影以及静止物体和缓慢移动物体的阴影。

在本实施例中，可使用现有方法生成输入图像的背景图像。例如，使用背景模型来获得背景图像，其中，该背景模型可使用现有的背景模型。例如，该背景模型可以是使用平均背景法建立的模型或者高斯混合模型等。

在本实施例中，该背景模型可使用能够检测移动缓慢或在一定时间内静止的物体 的背景模型。这样，通过使用能够检测静止物体或缓慢移动物体的背景模型，能够检测出静止物体或缓慢移动物体的阴影。

在本实施例中，第二生成单元102，用于根据该输入图像和生成的背景图像，生成二值化前景图像。其中，可使用现有方法生成二值化前景图像。

例如，通过比较背景图像和输入图像，将明显不同的像素在输入图像中的相应像素的像素值置为1，将其余像素的像素值置为0，则像素值为1的该像素即为前景像素。其中，该前景图像是二值化图像，前景像素的像素值为1，其余像素的像素值为0。

在本实施例中，在生成二值化的前景图像之后，确定单元103针对该二值化前景图像中每一个像素值为1的像素，即针对每一个前景像素，当该输入图像中与该像素对应的像素的亮度小于该背景图像中与该像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内时，将该二值化前景图像中的像素值为1的该像素确定为阴影。

在本实施例中，该输入图像中与该像素对应的像素以及该背景图像中与该像素对应的像素，指的是输入图像和背景图像中坐标与像素值为1的该像素的坐标相同的像素。

在本实施例中，两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内，例如是指两个对应的像素的红、绿、蓝各自的颜色值之比均在预定范围之内。其中，该预定范围可根据实际需要而设定。

在本实施例中，红、绿、蓝各自的颜色值可以是归一化的颜色值。通过计算归一化后的颜色值之比，能够更加准确的反映颜色的变化情况，从而进一步提高检测结果的准确性。

例如，对于二值化前景图像中的像素值为1的像素F_p，其在输入图像中的相应像素I_p的亮度为s，在背景图像中的相应像素B_p的亮度为S。其中，亮度s和S可以用灰度值来衡量。

例如，像素B_p和像素I_p的颜色值可以根据以下的公式(1)和(2)计算：

Uniform_R＝R/(R+G+B)

Uniform_G＝G/(R+G+B) (1)

Uniform_B＝B/(R+G+B)

Uniform_r＝r/(r+g+b)

Uniform_g＝g/(r+g+b) (2)

Uniform_b＝b/(r+g+b)

其中，Uniform_R、Uniform_G、Uniform_B分别表示像素B_p的红、绿、蓝的归一化的颜色值，Uniform_r、Uniform_g、Uniform_b分别表示像素I_p的红、绿、蓝的归一化颜色值，R、G、B分别表示像素B_p的红、绿、蓝的颜色值，r、g、b分别表示I_p的红、绿、蓝的颜色值。

在本实施例中，该装置还具有一判断单元(未图示)，该判断单元用于判断是否满足以下条件：该输入图像中与该像素对应的像素的亮度小于该背景图像中与该像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内，即判断是否满足以下的条件式(3)：

s<S&&T1<Uniform_r/Uniform_R<T2&&T1<Uniform_g/Uniform_G<T2&&T1<Uniform_b/Uniform_B<T2

(3)

其中，s和S分别表示像素I_p和B_p的亮度，Uniform_R、Uniform_G、Uniform_B分别表示像素B_p的红、绿、蓝的归一化的颜色值，Uniform_r、Uniform_g、Uniform_b分别表示像素I_p的红、绿、蓝的归一化颜色值，T1和T2为该预定范围的下限和上限，其数值可根据实际需要而设置，例如，T1＝0.85，T2＝1.15，“&&”表示逻辑“与”运算。

在本实施例中，该判断单元可设置在确定单元103内，也可独立于确定单元103而设置。

在本实施例中，该装置还可以包括：去除单元104，用于将二值化前景图像中被确定为阴影的该像素的像素值置为0。这样，通过将检测为阴影的该像素的像素值置为0，从而将阴影从前景像素中排除，能够准确的检测运动物体。

在本实施例中，去除单元104为可选部件，在图1中用虚线框表示。

由上述实施例可知，直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

实施例2

本发明实施例还提供了一种电子设备，图2是本发明实施例2的电子设备的结构示意图。如图2所示，电子设备200包括阴影检测装置201，其中，阴影检测装置201的结构和功能与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。

图3是本发明实施例2的电子设备的系统构成的一示意框图。如图3所示，电子设备300可以包括中央处理器301和存储器302；存储器302耦合到中央处理器301。该图是示例性的；还可以使用其它类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功 能或其它功能。

如图3所示，该电子设备300还可以包括：输入单元303、显示器304、电源305。

在一个实施方式中，实施例1所述的阴影检测装置的功能可以被集成到中央处理器301中。其中，中央处理器301可以被配置为：生成输入图像的背景图像；根据所述输入图像和所述背景图像，生成二值化前景图像；针对所述二值化前景图像中每一个像素值为1的像素，当所述输入图像中与所述像素对应的像素的亮度小于所述背景图像中与所述像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内时，将所述二值化前景图像中的像素值为1的所述像素确定为阴影。

其中，中央处理器301还可以被配置为：将所述二值化前景图像中被确定为阴影的所述像素的像素值置为0。

其中，所述两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内是指所述两个对应的像素的红、绿、蓝各自的颜色值之比均在预定范围之内。

其中，所述红、绿、蓝各自的颜色值是归一化的颜色值。

在另一个实施方式中，实施例1所述的阴影检测装置可以与中央处理器301分开配置，例如可以将阴影检测装置配置为与中央处理器301连接的芯片，通过中央处理器301的控制来实现阴影检测装置的功能。

在本实施例中电子设备300也并不是必须要包括图3中所示的所有部件。

如图3所示，中央处理器301有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其它处理器装置和/或逻辑装置，中央处理器301接收输入并控制电子设备300的各个部件的操作。

存储器302，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。并且中央处理器301可执行该存储器302存储的该程序，以实现信息存储或处理等。其它部件的功能与现有类似，此处不再赘述。电子设备300的各部件可以通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本发明的范围。

由上述实施例可知，直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

实施例3

本发明实施例还提供一种阴影检测方法，其对应于实施例1的阴影检测装置。图 4是本发明实施例3的阴影检测方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤401：生成输入图像的背景图像；

步骤402：根据该输入图像和背景图像，生成二值化前景图像；

步骤403：针对该二值化前景图像中每一个像素值为1的像素，当输入图像中与该像素对应的像素的亮度小于背景图像中与该像素对应的像素的亮度、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内时，将该二值化前景图像中的像素值为1的该像素确定为阴影。

在本实施例中，生成背景图像和二值化前景图像以及确定阴影的方法与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。

由上述实施例可知，直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

实施例4

本发明实施例还提供一种阴影检测方法，其对应于实施例1的阴影检测装置。图5是本发明实施例4的阴影检测方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

步骤501：生成输入图像的背景图像；

步骤502：根据该输入图像和背景图像，生成二值化前景图像；

步骤503：将对二值化前景图像进行像素计数的初始值设为1；

步骤504：判断像素计数是否小于像素总数；其中，当判断结果为“是”时，进入步骤505，当判断结果为“否”时，结束处理；

步骤505：判断当前像素的像素值是否为1；其中，当判断结果为“是”时，进入步骤506，当判断结果为“否”时，进入步骤507；

步骤506：判断是否满足以下条件：输入图像中与当前像素对应的像素的亮度s小于背景图像中与当前像素对应的像素的亮度S、且两个对应的像素的颜色变化在预定范围之内；其中，当判断结果为“是”时，进入步骤508，当判断结果为“否”时，进入步骤507；

步骤507：将像素计数值加1；

步骤508：将当前像素确定为阴影；

步骤509：将当前像素的像素值置为0。

在本实施例中，步骤504中作为比较对象的像素总数可以是前景图像的像素总 数，也可以是前景图像中的预定区域的像素总数。

在本实施例中，可按照像素的排列顺序依次进行检测，例如，按照像素的坐标进行排序，从而逐个进行检测。

在本实施例中，生成背景图像和二值化前景图像以及确定阴影的方法与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。

由上述实施例可知，直接根据输入图像和背景图像中相应像素的亮度和颜色的变化来判断前景图像中的像素是否为阴影，计算方法简单，检测快速且准确。

本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在阴影检测装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述阴影检测装置或电子设备中执行实施例3或实施例4所述的阴影检测方法。

本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在阴影检测装置或电子设备中执行实施例3或实施例4所述的阴影检测方法。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。