一種基于分形理論的目標(biāo)檢測背景估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及實(shí)時監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于分形理論的目標(biāo)檢測背景估 計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，機(jī)器視覺、實(shí)時監(jiān)控和智能安防系統(tǒng)的在進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)檢測識別關(guān)鍵技術(shù) 中都涉及到一個核心問題，即對現(xiàn)場背景圖像的準(zhǔn)確估計。系統(tǒng)是否能夠在現(xiàn)場情況下得 到準(zhǔn)確可靠的背景圖像，直接影響著系統(tǒng)后端對運(yùn)動目標(biāo)的檢測的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，特別 是隨機(jī)且可能存在不確定干擾因素的使用環(huán)境情況下進(jìn)行目標(biāo)檢測時，對當(dāng)前獲得的包含 待檢測目標(biāo)的圖像序列的背景圖像估計的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和魯棒性是非常重要的。因此，在 隨機(jī)且可能存在不確定干擾因素的使用環(huán)境下進(jìn)行目標(biāo)檢測時，能夠?qū)崟r獲得準(zhǔn)確性高、 魯棒性強(qiáng)的背景圖像的算法，成為了機(jī)器視覺、實(shí)時監(jiān)控和智能安防領(lǐng)域研究中關(guān)鍵技術(shù) 之一。
[0003] 在進(jìn)行目標(biāo)檢測的背景估計時，存在要適應(yīng)隨機(jī)且可能存在不確定干擾因素的使 用環(huán)境、實(shí)時性強(qiáng)等需求，并且準(zhǔn)確性要高，在實(shí)際使用過程中需要滿足可用性強(qiáng)，魯棒性 好等要求。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測背景估計，可以使用混合高斯模型背景估計、均值背景估計或 者光流法背景估計等?；旌细咚鼓Ｐ捅尘肮烙嬍前褕D像中的像素值看成是一些高斯分布的 綜合作用，即前景高斯分布和背景高斯分布的混合體。圖像的某點(diǎn)像素值符合前景高斯分 布時，就認(rèn)為該點(diǎn)屬于前景目標(biāo);符合背景高斯分布時，就認(rèn)為該點(diǎn)屬于背景，并進(jìn)行背景 更新，此計算量大，不能夠滿足實(shí)時性，且對噪聲比較敏感;而均值背景估計是幀累積取平 均值的過程，需要大量的原始數(shù)據(jù)源才能得到較準(zhǔn)確的背景數(shù)據(jù)，實(shí)時性和抗噪聲性差;光 流法背景估計計算量大，對幀率要求極高，且對光線噪聲敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于分形理論的目標(biāo)檢測背景估計方法， 能夠適應(yīng)隨機(jī)且可能存在不確定干擾因素的使用環(huán)境，實(shí)時性強(qiáng)、可靠性高，為后續(xù)的目標(biāo) 檢測提供了有效的背景數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了目標(biāo)的檢測準(zhǔn)確度。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于分形理論的目標(biāo)檢測 背景估計方法，包括以下步驟：
[0007] (1)獲取包含待檢測目標(biāo)的圖像序列；
[0008] (2)得到每個坐標(biāo)點(diǎn)像素在整個圖像序列中的亮度值數(shù)組；
[0009] (3)計算每個坐標(biāo)點(diǎn)像素的分形特征值；
[0010] (4)分類得到背景、前景及干擾像素點(diǎn)；
[0011] (5)針對像素類型逐點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)背景估計計算；
[0012] (6)利用得到的背景估計值代替原值，得到最終的背景圖像數(shù)據(jù)。
[0013] 所述步驟(1)中還包括逐幀對獲取的圖像序列的每幀圖像進(jìn)行濾波預(yù)處理去除干 擾點(diǎn)的步驟。
[0014] 所述步驟(2)具體為:遍歷圖像中的每一個像素點(diǎn)，使用獲得包含待檢測目標(biāo)的圖 像序列數(shù)據(jù)，提取圖像序列中每幀圖像對應(yīng)同一坐標(biāo)位置點(diǎn)的像素亮度值，即得到該坐標(biāo) 點(diǎn)像素在整個圖像序列中的亮度值數(shù)組。
[0015] 所述步驟(3)具體為:對每個坐標(biāo)像素點(diǎn)的亮度數(shù)組進(jìn)行分形特征值計算，得到分 形特征值，遍歷所有像素點(diǎn)后，得到了分形特征值數(shù)組。
[0016] 所述步驟(4)具體為:根據(jù)亮度值分布的規(guī)律性，將所有像素點(diǎn)根據(jù)其分形特征值 分類，分為前景像素點(diǎn)、背景像素點(diǎn)和干擾像素點(diǎn)。
[0017] 所述步驟(5)具體為:對所有像素點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn)背景估計，根據(jù)該像素點(diǎn)的類型選擇 不同的背景估計方法進(jìn)行背景估計計算，得到每個像素的估計值;其中，對于背景點(diǎn)，使用 該點(diǎn)對應(yīng)的亮度值數(shù)組進(jìn)行背景像素值估計;對于前景點(diǎn)，使用該點(diǎn)對應(yīng)的亮度值數(shù)組及 分形特征值進(jìn)行背景像素值估計;對于干擾點(diǎn)，使用該點(diǎn)對應(yīng)的亮度值數(shù)組進(jìn)行背景像素 值估計。
[0018] 所述步驟(6)中還包括對畸變點(diǎn)進(jìn)行局域處理的步驟。
[0019] 有益效果
[0020] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在隨機(jī)且可能存在不確定干擾因素的使用環(huán)境下，估計得到當(dāng)前背景數(shù) 據(jù)，實(shí)時性強(qiáng)、可靠性高，為后續(xù)的目標(biāo)檢測提供了有效的背景數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了目標(biāo)的檢 測準(zhǔn)確度。本發(fā)明不需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集，抗干擾性強(qiáng)、速度快，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時性， 特別適合在機(jī)器視覺、實(shí)時監(jiān)控和智能安防系統(tǒng)這種實(shí)時性有效性要求較高的環(huán)境。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明中獲取包含待檢測目標(biāo)的圖像序列的流程圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明中計算的分形特征值的示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明中分類得到背景、前景及干擾像素點(diǎn)的流程圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中獲取的前景和背景示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0027] 圖1為本發(fā)明一種基于分形理論的目標(biāo)檢測背景估計算法的流程圖，如圖1所示， 所述方法，包括下列步驟：
[0028] 步驟100:獲取包含待檢測目標(biāo)的圖像序列；
[0029]步驟200:得到每個坐標(biāo)點(diǎn)像素在整個圖像序列中的亮度值數(shù)組；
[0030]步驟300:計算每個坐標(biāo)點(diǎn)像素的分形特征值；
[0031]步驟400:分類得到背景、前景及干擾像素點(diǎn)；
[0032]步驟500:針對像素類型逐點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)背景估計計算；
[0033]步驟600:得到背景圖像數(shù)據(jù)。
[0034] 圖2為本發(fā)明中獲取包含待檢測目標(biāo)的圖像序列的結(jié)構(gòu)示意圖，說明了獲取包含 待檢測目標(biāo)的圖像序列數(shù)據(jù)及濾波預(yù)處理方法。
[0035] 步驟101:獲取最原始的獲取包含待檢測目標(biāo)的圖像序列N{1，2，. . .，n}，n2 9。
[0036] 步驟102:對獲取的原始的圖像序列N進(jìn)行濾波預(yù)處理，去除干擾噪點(diǎn)，特別是電子 干擾噪聲點(diǎn)。濾波預(yù)處理方法一般取M*M中值濾波，Μ=3、5、或其他數(shù)值。
[0037]步驟103:得到濾波預(yù)處理后獲得圖像序列數(shù)據(jù)。
[0038] 在步驟200中，遍歷圖像中的每一個像素點(diǎn)，使用獲得包含待檢測目標(biāo)的圖像序列 數(shù)據(jù)，提取圖像序列中每幀圖像對應(yīng)同一坐標(biāo)位置點(diǎn)的像素亮度值，即得到該坐標(biāo)點(diǎn)像素 在整個圖像序列中的亮度值數(shù)組V[l，2, ...，η]，其中η為圖像序列包含的圖像幀數(shù)。η-般 只需滿足大于或等于9幀即可正常使用。