[发明专利]前景检测装置及方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种安全监控图像的前景检测装置及方法。

背景技术

图像安全监控的应用范围非常广，深入在我们生活环境的周围。当成千上万台摄像机架设在城市各个角落，将所拍摄的画面传回后台主控端时，后端图像画面的管理与辨识则成了一项艰巨的工作。图像安全监控除了有赖于以人工方式监控屏幕来达到安全防护，另一个有效的解决方式就是通过稳健的智能型视频物件检测的功能，其中又以功能的稳健性最重要，直接和消费者是否愿意接受智能摄像机有关。

影响智能型视频物件检测稳健性的关键之一，来自于速又准确的前景检测技术。在安全监控的应用中，所谓的前景通常指的是该场景中移动的人、车子或其他感兴趣的移动物件。准确的前景检测可以应用在人物的追踪、人物的计数、虚拟警戒区域的入侵检测等等和安全监控相关的应用。如果没有好的前景检测技术，这些应用都无法在准确度上达到令人满意或可商业化的程度，所以准确的前景检测是一个最基础也是最关键的技术。

一般前景分离使用的方法是先建立图像强度的背景模型，再利用和背景的差异程度来分离出前景。其中最常见的方法，就是为每一像素建立的以强度为基底的背景强度高斯模型。近年来，学者提出以强度和颜色向量的差异性大小(θ)和手动设定θ的差异性的阈值来分离前景，这对于单纯以强度差异来做前景筛选的技术来说，因为多了一个可供评量的有效信息，可以得到更准确结果。但也因为每一个像素除了计算该像素强度外，还必须多计算颜色向量的差异性大小(θ)，使得计算量大幅提高，结果将造成嵌入式平台实作上的困难。

高准确度所要付出的代价是高的计算量，而高的计算量也带来高单价的处理器，这对于需要商业化的产品来说是比较不利的作法，因为这意谓着需要花费更高成本才能来实现商品化目的，甚至有时使用最好的处理器也无法负载复杂演算所带来的高计算量。

发明内容

有鉴于此，本公开提出一种前景检测方法及装置，根据情境调整前景像素的过滤器，可实现高准确度与低计算量的前景检测。

本公开提出一种前景检测装置，包括前景特征值计算模块、第一过滤器及第二过滤器。其中，前景特征值计算模块利用目标图像的多个像素中每一个像素的图像强度与背景模型中对应像素的背景强度，计算前景特征值。第一过滤器依照拍摄目标图像的场景因素决定第一阈值及第二阈值，并用以滤除目标图像的像素中前景特征值位于第一阈值及第二阈值之间的多个非前景像素。第二过滤器依照拍摄目标图像的场景因素决定图像差异条件及色度相似条件，并用以滤除经第一过滤器滤除后剩余的像素中前景特征值满足图像差异条件与色度相似度条件的非前景像素，而以滤除后剩余的像素作为所检测的多个前景像素。

在本公开范例实施例的一范例实施例中，上述的前景特征值计算模块包括背景强度计算单元、图像强度计算单元及强度比例计算单元。其中，背景强度计算单元接收多张背景图像，并计算这些背景图像中每一个像素的背景强度，以建立背景模型。图像强度计算单元接收目标图像，并计算此目标图像中每一个像素的图像强度。强度比例计算单元用以计算各个像素的图像强度与背景模型中对应像素的背景强度的强度比例，作为前景特征值。

在本公开范例实施例的一范例实施例中，上述的背景强度计算单元包括以背景图像中各个像素的灰阶值作为像素的背景强度，而上述的图像强度计算单元包括以目标图像中各个像素的灰阶值作为像素的图像强度。

在本公开范例实施例的一范例实施例中，上述的背景强度计算单元包括计算背景图像中各个像素的多个色彩空间的像素值的平均值，以作为该像素的背景强度，而上述的图像强度计算单元包括计算目标图像中各个像素的多个色彩空间的像素值的平均值，以作为该像素的图像强度。

在本公开范例实施例的一范例实施例中，上述的背景强度计算单元包括计算背景图像中各个像素的多个色彩空间的像素值的平方和开根号值，以作为该像素的背景强度，而上述的图像强度计算单元包括计算目标图像中各个像素的多个色彩空间的像素值的平方和开根号值，以作为该像素的图像强度。

在本公开范例实施例的一范例实施例中，上述的第二过滤器包括前景过滤器及背景色度过滤器。其中，前景过滤器用以判定经第一过滤器滤除后剩余的像素中前景特征值大于图像差异条件的第三阈值或小于图像差异条件的第四阈值的像素为前景像素。背景色度过滤器用以计算目标图像中各个像素与背景模型的对应像素的色度差异值，并判定这些像素中色度差异值大于色度相似条件的第五阈值或小于色度相似条件的第六阈值的像素为前景像素。