发明名称 动态视频中背景图像的实时提取与更新方法
摘要 本发明动态视频中背景图像的实时提取与更新方法属于数字图像处理技术领域,该方法是利用背景图像与运动目标图像在时域中不同的变化特性,构造图像的稳定矩阵函数,通过稳定矩阵元素的变化自动区分背景点和前景点,并对稳定矩阵设置上、下饱和值,使算法能在短时间内自动感知背景的突变,从而快速地建立背景图像模型并对其实时更新。本发明的有益效果是:该方法能够快速得到稳定的背景图像,从而能够快速准确地完成运动目标的检测。
申请公布号 CN101739689A 申请公布日期 2010.06.16
申请号 CN200910218005.0 申请日期 2009.12.15
申请人 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发明人 郝志成;鲁剑锋
分类号 G06T7/20(2006.01)I 主分类号 G06T7/20(2006.01)I
代理机构 长春菁华专利商标代理事务所 22210 代理人 南小平
主权项 1.动态视频中背景图像的实时提取与更新方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:1)假设一序列图像表示为f(x,y),其中x、y表示图像中任意一点的坐标,则f(x,y)可分为背景图像B(x,y)和运动目标图像T(x,y);在t时刻,背景图像Bt(x,y)、运动目标图像T<sub>t</sub>(x,y)与图像f<sub>t</sub>(x,y)的关系式为:f<sub>t</sub>(x,y)=B<sub>t</sub>(x,y)+T<sub>t</sub>(x,y),<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>T</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munder><mo>&cup;</mo><mrow><mn>0</mn><mo>&le;</mo><mi>i</mi><mo>&le;</mo><msub><mi>N</mi><mi>a</mi></msub></mrow></munder><msubsup><mi>T</mi><mi>t</mi><mi>i</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>其中,T<sup>i</sup><sub>t</sub>(x,y)为各运动目标前景图像,N<sub>a</sub>为目标数目;2)根据背景图像B<sub>t</sub>(x,y)在时间轴上表现为长时间的稳定,而运动目标图像T<sub>t</sub>(x,y)在时间轴上变化较快的特性,构造出背景图像B<sub>t</sub>(x,y)的稳定矩阵函数S<sub>t</sub>(x,y),利用t时刻图像中(x,y)点对应的稳定矩阵元素S<sub>t</sub>(x,y)的变化自动区分背景点和前景点,所述稳定矩阵S<sub>t</sub>(x,y)满足下式:<maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>S</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfenced open='{' close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>S</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>1</mn></mtd><mtd><msub><mi>D</mi><mrow><msub><mi>f</mi><mi>t</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></msub><mo>&GreaterEqual;</mo><msub><mi>TH</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>S</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mtd><mtd><msub><mi>D</mi><mrow><msub><mi>f</mi><mi>t</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></msub><mo>&lt;</mo><msub><mi>TH</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>其中,TH<sub>1</sub>为背景变化阈值,<maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>D</mi><mrow><msub><mi>f</mi><mi>t</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></msub><mo>=</mo><mo>|</mo><msub><mi>f</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo></mrow></math>]]></maths>为图像间的距离;3)对稳定矩阵S<sub>t</sub>(x,y)设置上、下饱和值S<sub>u</sub>,S<sub>d</sub>,根据下面的公式使背景模型能在短时间内自动感知背景图像的突变,<img file="F2009102180050C00014.GIF" wi="800" he="105" />4)定义t时刻背景更新系数为α<sub>t</sub>(x,y),其满足下式:<maths num="0004"><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>&alpha;</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfenced open='{' close=''><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><msub><mi>S</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>S</mi><mi>d</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><msub><mi>S</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>></mo><msub><mi>S</mi><mi>d</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow></math>]]></maths>则背景图像可依据下式进行更新:B<sub>t</sub>(x,y)=F(α<sub>t</sub>(x,y))f<sub>t</sub>(x,y)+[E-F(α<sub>t</sub>(x,y))]B<sub>t-1</sub>(x,y),其中,E为与图像大小相同的一个全1矩阵,F代表图像预处理操作。
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