[发明专利]用于数字摄影机的前景提取的系统和方法

说明书

技术领域

本申请涉及视频帧中前景物体提取以及物体的运动检测的系统和方法。更具体地，本申请涉及如下这样的系统和方法：其中纹理图案被投影到来自监视摄影机的视频帧中的物体的表面上以促进前景物体检测。

背景技术

处理来自数字监视摄影机的视频以自动检测运动的系统是已知的。当前的视频运动检测算法通常基于前景提取技术。

背景图像通常被保存以与到来的视频帧相比较。然后前景物体可以通过从一帧减去背景图像而获得。

还可以使用相邻帧之间的差分。但是这样的方法有缺陷。阴影或光点经常被检测为前景物体，因为它们展示出与背景图像明显的区别。从光滑表面的反射展示出相同类型的问题，因为它们也将改变帧中的相应像素的值。

许多努力已被投入于解决这些问题。尝试性的解决方案试图检测所选视频帧和背景图像之间纹理图案的改变，因为阴影和光点仅改变物体的整体亮度，但是不改变物体表面上的图案。这样的方法对具有充足纹理图案的物体满意地起作用。但是，在单色物体（诸如白墙）的情况下，它们仍然具有问题。

附图说明

图1图示根据本文的系统的框图；

图2图示示例性发射器；

图3图示可在图1的系统中使用的示例性投影仪；

图4是可由图1的系统实施的过程的流程图；

图5是可由图1的系统实施的替代过程的流程图；

图6A图示视场中的背景图像；

图6B图示在视场中具有阴影的目标物体；

图6C图示从图6B的图像前景提取的结果；

图7A图示视场中另一个目标物体；以及

图7B图示从图7A的图像前景提取的结果。

具体实施方式

虽然所公开的实施例可以采取许多不同形式，但是其特定实施例以如下理解在附图中被示出并且将在这里被详细描述：本公开被认为是其原理的例示以及实践其的最佳模式，并且不意图把本申请或权利要求限制到说明的特定实施例。

在一个方面中，这里的实施例使用一组光学元件把纹理图案投影到单色物体的表面上。利用所投影的纹理图案，可以区分前景物体与阴影和、或光点，其中视频帧和背景图像之间的区别被检测到。

在另一方面，实施上述过程的设备包括红外（IR）投影仪，其能够把图案投影到视场（FOV）中的物体上。设备还包括：IR摄影机，其能够捕捉FOV中物体的图像；和由刚性材料制成的刚性框架。该框架支撑投影仪和摄影机以使得它们面向相同的方向，并且使它们相对彼此保持固定。耦合到摄影机的分析电路可以分析所接收的图像。

图1图示根据本文的系统10。系统10包括投影仪12和摄影机14。刚性框架16承载投影仪12和摄影机14两者。投影仪12和帧14被定向为朝向共同的视场FOV。

分析和比较电路18可以耦合到摄影机14，并且可选地耦合到投影仪12。如将由技术人员理解的，分析电路可以实施图案识别处理以把来自摄影机14的图像与相应的一个或多个预先存储的背景图像或下面讨论的在前图像相比较。

这样的电路可以被实施为至少部分地具有一个或多个编程处理器18a和关联的可执行控制软件18b，并且可以耦合到存储元件20。一个或多个背景图像或来自FOV的图像可以被存储在元件20中以供分析软件使用。

图2图示示例性投影仪12a。投影仪12a包括具有红外发射LED的外壳。LED的输出端被覆盖有薄膜，该薄膜承载随机分布图案。穿过薄膜所发射的红外线被投影到FOV上。

图3图示替代示例性投影仪12b。投影仪12b包括红外激光器12-1和光学漫射元件12-2。从元件12-2输出的随机分布的图案被投影到FOV上。将被理解的是，在不脱离本文的精神和范围的情况下可以使用各种投影仪。有利的是，当在FOV中存在阴影或光点时，物体表面上的亮度将减小或增加，但表面上的图案将不会改变。另外，当存在从光滑表面的反射时，光滑表面上的图像将是重叠有所投影图案的目标物体的反射图像。因为所投影图案的对比度非常高，所以区分反射与移动物体仍是可能的。最后，当在FOV中存在真实物体（其可能正在移动）时，被投影在该物体上的图案的位置将移位一点。因为图案被高度随机地设计，所以被移位的图案将与原始图案没有相似性。因此我们知道其是真实的前景物体。

概括来说，本申请的设备和方法提供了使用相对简单和不昂贵的电路从背景提取前景物体的能力。在相同空间中的多个单元（诸如单元10）将不会彼此干扰。