[发明专利]一种目标检测方法和设备及其使用的图像采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及目标检测领域，更具体地说，涉及一种目标检测方法和设备及其使用的图像采集装置。

背景技术

目标检测技术一直是图像处理和计算机视觉的重要研究课题，在许多领域都有着广泛的应用。目标检测作为前端的处理环节，是一个关键技术和难点问题。只有及时地检测到场景中的目标，才能保证后继的目标跟踪和识别等一系列处理工作的顺利开展。

目标检测技术很容易受外界光线特别是太阳光的影响。因此目标检测设备如果在室外使用，被测目标有较亮背景光，特别是受太阳光或强灯直射时其测量的准确性将受到严重影响。此外，检测过程中，待测目标的晃动或者处于运动状态，其产生的位置偏差都会给检测精度带来极大影响。

如何解决较强光对目标检测的干扰，以及如何解决运动过程中目标检测带来的偏差，一直是困扰和制约目标检测系统实用性能的瓶颈问题和技术难点而有待解决，目前已引起国内外专家的高度重视并围绕这一课题开展了深入广泛的研究。本发明主要针对这两个难题提出了解决办法。

与本发明相关的解决目标检测技术中阳光干扰与物体移动影响的现有技术方案有以下3种。

第一种方法为加滤波片或加太阳光遮挡器件。中国专利申请号为No.200820052299的专利提供了一种可在室外太阳光下使用的光幕，包括单片机。所述单片机分别与红外接收头和红外发射头连接，所述红外接收头本体正前面装有遮光器，滤掉可见光，仅保留红外以及远红外信号。上述方法不能从根本上解决问题，不能消除物体移动对目标检测带来的影响，而且滤波会导致灵敏度降低，因此系统需提高发射功率，抵消掉滤光导致的灵敏度下降。此外，系统加滤波片或遮挡器件使系统成本增高，使用不方便。

第二种方法为基于背景差法的目标检测方法。背景差法基本思想是选取背景中的一幅或几幅图像的平均作为背景图像，然后将当前帧与背景作差，并对差值图像进行适当处理，若所得到的像素数大于某一阈值，则判定背景中存在目标物，这样目标就能够被精确地提取出来。该方法容易受背景中光照影响和背景物体移动等因素影响，而产生运动物体阴影极大影响检测精度。

第三种方法为三帧差法。中国专利申请号为No.200610021067的专利提供了一种复杂背景下红外图像序列中运动目标检测方法，其属于数字图像处理技术领域。首先分别计算红外图像序列中上一帧和当前帧、以及当前帧和下一帧的差分图像；接着从两幅差分图像中各自提取变化检测模板；然后对两幅变化检测模板进行并运算取交集，得到运动目标模板；最后对运动目标模板做连通区域标记，得到运动目标。其中，提取变化检测模板具体包括：采取从直方图两端向中间迭代的方式估计差分图像噪声参数包括均值和方差的方法提取初始变化检测模板；采取小结构单元进行腐蚀、膨胀后相与，大结构单元进行闭运算的形态学处理方式。三帧差法虽能有效消除运动过程中产生的目标偏差较准确的进行运动目标检测，但没有解决强光干扰对目标检测的影响，而且实现算法较复杂，后期需对图像进行大量的形态学处理以减少噪声。

在检测运动过程中，扫描的时间往往也对检测的结果产生较大的影响。如上述介绍的检测方法以及其它某些检测方法中，扫描一帧图像通常需要15ms左右，而在这个时间段内，运动的物体可能已经产生了较大位移，这样使得采集的图像以及后期的图像处理会产生较大偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，在强光背景下准确检测目标物，并减小物体运动产生的偏差，针对现有技术的上述系统成本高、复杂且偏差大的缺陷，提供一种目标检测方法和设备及其使用的图像采集装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将图像传感器分为多个图像采集区域，并连续在所述第一光强度和所述第二光强度下对同一图像采集区域分别扫描一次，以获得第一光强图像和第二光强图像，根据第一光强图像和第二光强图像区分所述待测目标与所述背景。

本发明提供了一种目标检测方法，包括以下步骤：

控制调制光发射装置向待测目标及背景发射具有第一光强度和第二光强度的光脉冲信号，其中所述第一光强度和第二光强度不相等，且所述待测目标与所述背景对所述光脉冲信号的反射能力不同；

控制图像传感器对所述待测目标与所述背景进行图像采集，其中所述图像传感器包括多个图像采集区域，并连续在所述第一光强度和所述第二光强度下对同一图像采集区域分别扫描一次，以获得第一光强图像和第二光强图像，所述第一光强图像和所述第二光强图像分别储存到第一帧图像和第二帧图像的对应位置；