CN101510304A - 一种分割获取前景图像的方法、装置和摄像头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分割获取前景图像的方法、装置和摄像头，所述方法包括：将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像；将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，依据比较结果确定待处理像素区域；分割获得每个待处理像素区域的前景图像；拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。本发明方案利用视频图像的帧间信息，只对可能发生变化的区域进行重新分割，减少了待处理图像区域的面积，从而减少了分割提取前景图像所需的计算量，较大地提高了前景图像的分割获取速度。

Description

一种分割获取前景图像的方法、装置和摄像头

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种分割获取前景图像的方法、装置和摄像头。

背景技术

前景提取是视频处理中常常会采用的一种技术。如图1所示，现有技术下，采用graph-cut(图分割)算法对图像进行分割，从而获取图像的前景，步骤包括：

步骤S11、初始化视频图像的一系列背景图像，形成背景像素的颜色模型p(X)＝N(μ，∑)，颜色特征可以取为一维亮度分量，也可以取为R，G，B多维颜色信息，模型可以取为高斯模型，也可以取为混合高斯模型；

步骤S12、确定前景像素；

确定前景像素的过程可以如下：计算前景图像和背景图像的像素差值(灰度差或颜色差)，与预先设置的阈值进行比较，获得不同于背景图像的像素，将这些不同于背景图像的像素认定为前景像素；

步骤S13、依据上述步骤获得的前景像素，形成这些像素颜色分量的混合高斯模型；建立混合高斯模型的方法有很多，可以参考现有技术；

步骤S14、计算用于标识像素属于前景和背景的概率的第一连接能量；

依据背景颜色高斯模型和前景混合高斯模型，获取输入图像中的所有像素属于前景混合高斯模型p_f和背景颜色高斯模型p_b的概率，经归一化后分别得到该像素对应节点在图像中与前景和背景节点的第一连接能量，用于标识像素属于前景和背景的概率；归一化方法可以取属于前景的概率为 $p_f\′=\frac{p_f}{p_f+p_b},$ 取属于背景的概率为 $p_b\′=\frac{p_b}{p_f+p_b};$

步骤S15、计算输入图像相邻像素间的颜色分量差值向量；

步骤S16、计算用于标识相邻像素间属于同一类属的概率；

依据输入图像与相邻像素的水平边缘强度和垂直边缘强度，获取输入图像中所有像素与相邻像素间的第二连接能量，用于标识相邻像素间属于同一类属的概率；第二连接能量可以定义为E₂(x_r，x_s)＝exp(-β*d_rs)，其中x_r，x_s为两个相邻像素，β为常数，d_rs为两个相邻像素间的颜色分量差向量的二范数。第二连接能量用于在进行图分割时，当两个相邻像素被分为不同类属时的惩罚能量；

步骤S17、依据所述第一连接能量和第二连接能量，采用graph-cut算法获取各像素对背景和前景的归属，从而得到视频图像中的前景像素标识，即可得到前景图像；

依据获得的所有节点间的第一连接能量和第二连接能量，采用graph-cut算法进行最小分割(min-cut)/最大流(max-flow)，得到输入图像中的前景和背景像素，从而形成视频图像的前景图像。

可以看出，现有技术虽然能采用graph-cut算法较好地进行前景分割并提取前景图像，但是，由于需要计算每幅图像的所有像素的第一连接能量和第二连接能量，然后才能分割获取前景和背景像素，计算量非常大，因此前景图像的提取速度相对比较慢，无法满足实时处理视频的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种分割获取前景图像的方法，以解决现有技术由于需要进行大量计算而导致前景图像的提取速度相对比较慢的问题。

相应的，本发明还提供了一种分割获取前景图像的装置和摄像头，以保证上述方法在实际中的应用。

为了解决上述问题，本发明公开了一种分割获取前景图像的方法，包括：

将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像；

将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，依据比较结果确定待处理像素区域；

分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。

优选的，所述将当前图像与第一参考图像和第二参考图像比较，依据比较结果确定待处理像素区域包括：

将所述当前图像与第一参考图像作差运算，并与预设的阈值进行比较，获取帧间变化像素标识，形成帧间变化像素标识图像；

将帧间变化像素标识图像与所述第二参考图像进行或运算，得到所述当前图像的待更新像素标识图像；

将待更新像素标识图像中相连接的像素归为一个区域，并采用其最小外接矩形作为一个待处理像素区域的方式，获得所述当前图像的一个个待处理像素区域。

优选的，按照以下步骤分割获得每个待处理像素区域的前景图像：

获取背景像素模型；

获取待处理像素区域的前景模型；

计算待处理像素区域的第一连接能量；

计算待处理像素区域的第二连接能量；

采用图分割算法对区域内像素进行前景分割，获取待处理像素区域的前景分割结果。

优选的，所述获取待处理像素区域的前景模型包括：

对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，如果所述第二参考图像中该像素不同于背景，则将所述当前图像的该像素标识为不同于背景，否则，认定为同于背景；

对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，将所述当前图像的像素和背景像素颜色的差，与预设的阈值进行比较，判定该像素是否不同于背景，并更新不同于背景像素标识；

汇总待处理像素区域内所有不同于背景的像素，形成待处理像素区域的前景模型。

优选的，按照以下步骤计算待处理像素区域的第一连接能量：

对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，根据所述第二参考图像来决定其第一连接能量；如果该像素在所述第二参考图像中属于前景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最大值，与背景节点连接能量设为预设最小值；如果该像素在所述第二参考图像中属于背景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最小值，与背景节点连接能量设为预设最大值；

对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，根据所述待处理像素区域的前景模型和背景像素模型，获取该像素属于前景和背景的概率，经归一化后得到该像素对应节点在所述当前图像中与前景和背景节点的第一连接能量。

优选的，所述计算待处理像素区域的第二连接能量包括：

对于待处理像素区域中相邻的两个像素，如果均未发生帧间变化，则采用所述第二参考图像的第二连接能量作为所述当前图像的第二连接能量；

如果待处理像素区域中相邻两个像素中，至少有一个发生了帧间变化，则计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量。

优选的，所述计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量包括：

对所述当前图像的每个像素计算其与右侧相邻像素的颜色差值向量；

对所述当前图像的每个像素计算其与下方相邻像素的颜色差值向量；

对当前像素，采用四邻域定义方式，计算其与左边像素、右边像素、上方像素、下方像素的二范数，作为当前像素的第二连接能量。

优选的，背景像素模型采用混合高斯模型；前景模型采用高斯模型。

依据本发明另一实施例，还公开了一种分割获取前景图像的装置，包括：

待处理区域确定单元，用于将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像，比较当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像，依据比较结果确定待处理像素区域；

区域前景分割单元，用于分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

前景图像拼接单元，用于拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。

优选的，所述待处理区域获取单元包括待更新像素标识图像获取模块和待处理像素区域划分模块，其中：

待更新像素标识图像获取模块用于将所述当前图像与第一参考图像作差运算，并与预设的阈值进行比较，获取帧间变化像素标识，形成帧间变化像素标识图像；然后，将帧间变化像素标识图像与所述第二参考图像作或运算，得到所述当前图像的待更新像素标识图像；

待处理像素区域划分模块用于将待更新像素标识图像获取模块生成的待更新像素标识图像中相连接的像素归为一个区域，并采用其最小外接矩形作为一个待处理像素区域的方式，获得所述当前图像的一个个待处理像素区域。

优选的，所述区域前景分割单元包括，背景像素模型获取模块、区域前景模型获取模块、第一连接能量计算模块、第二连接能量计算模块、区域前景图像分割模块，其中：

背景像素模型获取模块用于获取背景图像的颜色模型；

区域前景模型获取模块用于获取待处理像素区域前景模型；对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，如果所述第二参考图像中该像素不同于背景，则将所述当前图像的该像素标识为不同于背景，否则，认定为同于背景；对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，将所述当前图像的像素和背景像素颜色的差，与预设的阈值进行比较，判定该像素是否不同于背景，并更新不同于背景像素标识；然后，汇总待处理像素区域内所有不同于背景的像素，形成待处理像素区域的前景模型；

第一连接能量计算模块用于计算待处理像素区域的第一连接能量；对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，根据所述第二参考图像的前景分割结果来决定其第一连接能量；如果该像素在所述第二参考图像中属于前景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最大值，与背景节点连接能量设为预设最小值；如果该像素在所述第二参考图像中属于背景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最小值，与背景节点连接能量设为预设最大值；对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，根据所述待处理像素区域的前景模型和背景像素模型，获取该像素属于前景和背景的概率，经归一化后得到该像素对应节点在所述当前图像中与前景和背景节点的第一连接能量；

第二连接能量计算模块用于计算待处理像素区域的第二连接能量；对于待处理像素区域中相邻的两个像素，如果均未发生帧间变化，则采用所述第二参考图像的第二连接能量作为所述当前图像的第二连接能量；如果待处理像素区域中相邻两个像素中，至少有一个发生了帧间变化，则计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量；

区域前景图像分割模块用于采用图分割算法对区域内像素进行前景分割，获取待处理像素区域的前景分割结果。

依据本发明又一实施例，还公开了一种摄像头，所述摄像头包括分割获取前景图像的装置，所述装置包括：

待处理区域确定单元，用于将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像，比较当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像，依据比较结果确定待处理像素区域；

区域前景分割单元，用于分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

前景图像拼接单元，用于拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。

与现有技术相比，本发明在现有graph-cut算法分割前景的基础上，针对视频图像，利用帧间信息，只对可能发生变化的区域进行重新分割，减少了待处理图像区域的面积，从而减少了分割提取前景图像所需的计算量，较大地提高了前景图像的分割获取速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术分割获取前景图像的方法流程图；

图2是本发明一种分割获取前景图像的方法实施例流程图；

图3是本发明一种分割获取前景图像的装置实施例结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的技术方案在现有graph-cut算法分割前景的基础上，针对视频图像，利用帧间信息，只对可能发生变化的区域进行重新分割，减少了待处理图像区域的面积，从而减少了构建图像时求取第一连接能量和第二连接能量所需的运算。

参照图2，示出了本发明一种分割获取前景图像的方法实施例流程图，具体包括如下步骤：

步骤201：将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像；

其中，当前图像为视频图像的第一幅图像时，将第一幅图像作为第二幅图像的第一参考图像；计算第一幅图像的第一连接能量和第二连接能量，采用graph-cut算法获取第一幅图像的前景标识图像，将该前景标识图像作为第二幅图像的第二参考图像；

当所述当前图像为视频图像的第N幅(N为整数，且N≥3)图像时，所述第一参考图像为第(N-1)幅图像，所述第二参考图像为步骤204生成的第(N-1)幅图像的前景标识图像；

步骤202：将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，依据比较结果确定待处理像素区域；

将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，确定待处理像素区域的流程可以为：

首先，将所述当前图像与第一参考图像作差运算，并与预设的阈值进行比较，获取帧间变化像素标识，即帧间变化像素标识，形成帧间变化像素标识图像；

然后，将帧间变化像素标识图像与所述第二参考图像进行或运算，得到所述当前图像的待更新像素标识图像；

最后，将待更新像素标识图像中相连接的像素归为一个区域，并采用其最小外接矩形作为一个待处理像素区域的方式，获得所述当前图像的一个个待处理像素区域。

本发明优选实施例中，在获取帧间变化像素区域的基础上，与前帧图像的前景标识图像进行或运算，可获得完整的连通区域，避免产生很多微小的小块区域而影响前景图像的分割提取效果。

步骤203：分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

步骤204：拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的整体前景图像，并将该整体前景图像确定为新的参考图像。

上述步骤203中，分割获得每个待处理像素区域的前景图像的流程可以为：

步骤2031：获取背景模型；可以采用背景图像获得背景像素的颜色模型；颜色特征可以取为一维亮度分量，也可以取为RGB多维颜色信息，模型可以取为高斯模型，也可以取为混合高斯模型；较优的实施例是采用混合高斯模型来为背景建模。

步骤2032：获取待处理像素区域前景模型；

对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，如果所述第二参考图像中该像素不同于背景，则将所述当前图像的该像素标识为不同于背景，否则，认定为同于背景；

对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，将所述当前图像的像素和背景像素颜色的差，与预设的阈值进行比较，判定该像素是否不同于背景，并更新不同于背景像素标识；

然后，汇总待处理像素区域内所有不同于背景的像素，形成待处理像素区域前景模型；

前景模型可以采用任意颜色统计模型来描述，较优的实施例是采用混合高斯模型来进行前景建模。

步骤2033：计算待处理像素区域的第一连接能量；

所述第一连接能量用于确定每个像素被分为前景点或背景点的惩罚能量，在此采用该像素属于前景模型或背景模型的概率来描述。

对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，根据所述第二参考图像的前景分割结果来决定其第一连接能量；如果该像素在所述第二参考图像中属于前景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最大值，与背景节点连接能量设为预设最小值；如果该像素在所述第二参考图像中属于背景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最小值，与背景节点连接能量设为预设最大值；

对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，根据所述待处理像素区域的前景混合高斯模型和背景像素高斯模型，获取该像素属于前景和背景的概率，经归一化后得到该像素对应节点在所述当前图像中与前景和背景节点的第一连接能量；

背景模型和前景模型可以采用高斯模型也可以采用混合高斯模型，可以为每个像素建立一个模型，也可以为整个背景图像建立一个颜色模型。更优的实施例是为每个像素建立一个高斯模型，而为背景图像建立一个混合高斯模型。确定每个像素属于和前景节点连接的能量时，采用其属于该点高斯模型的概率和其属于背景混合高斯模型的概率的加权和作为其第一连接能量。

步骤2034：计算待处理像素区域的第二连接能量；

对于待处理像素区域中相邻的两个像素，如果均未发生帧间变化，则采用所述第二参考图像的第二连接能量作为所述当前图像的第二连接能量；如果待处理像素区域中相邻两个像素中，至少有一个发生了帧间变化，则计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量；

如果为每个像素都按照定义计算一遍上述第二连接能量，由于相邻像素间差被计算了两次，存在冗余运算，为了快速计算，采用如下方法：

第一步，对图像中的每个像素计算其与右侧相邻像素的颜色差值向量

以采用RGB色度空间为例，对当前位置(x，y)，其与右侧像素的颜色分量分别为(R_l，G_l，B_l)和(R_r，G_r，B_r)，则颜色差值向量为 $\stackrel{\→}{d_x}(x,y)=(R_r-R_l,G_r-G_l,B_r-B_l);$

第二步，对图像中的每个像素计算其与下方相邻像素的颜色差值向量

以采用RGB色度空间为例，对当前位置(x，y)，其与下方像素的颜色分量分别为(R_t，G_t，B_t)和(R_b，G_b，B_b)，则颜色差值向量为 $\stackrel{\→}{d_y}(x,y)=(R_b-R_t,G_b-G_t,B_b-B_t);$

最后，对当前像素(x，y)，采用四邻域定义方式，计算其与左边像素的第二连接能量为

其与右边像素的连接能量为

其与上方像素的连接能量为其与下方像素的连接能量为

其中Norm()为取范数操作。从而将本来需要的四次操作，简化为对每点只需要两次操作。

步骤2035：对区域内像素采用图分割算法进行前景分割，获取待处理像素区域的前景分割结果。

本发明优选实施例中，在计算不同于背景的像素时，利用未发生帧间变化的像素的前帧信息来减少运算；在计算前景节点和背景节点之间的第一连接能量时，对于未发生帧间变化的像素，采用前一帧图像的前景分割结果来获取前景节点和背景节点的连接能量；在计算相邻像素之间的第二连接能量时，对于均未发生帧间变化的像素对，采用前一帧图像的第二连接能量来作为当前帧图像的第二连接能量；从而，可以充分利用帧间信息，减少了待处理图像区域的面积，进而减少分割提取前景图像所需的计算量：

参照图3，示出了本发明一种分割获取前景图像的装置实施例结构框图，具体包括如下单元：

单元31：待处理区域获取单元，用于将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像，将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，并依据比较结果确定待处理像素区域；待处理区域获取单元31由待更新像素标识图像获取模块和待处理像素区域划分模块组成，其中：

待更新像素标识图像获取模块用于将所述当前图像与第一参考图像作差运算，并与预设的阈值进行比较，获取帧间变化像素标识，形成帧间变化像素标识图像；然后，将帧间变化像素标识图像与所述第二参考图像进行或运算，得到所述当前图像的待更新像素标识图像；

待处理像素区域划分模块用于将待更新像素标识图像获取模块生成的待更新像素标识图像中相连接的像素归为一个区域，并采用其最小外接矩形作为一个待处理像素区域的方式，获得所述当前图像的一个个待处理像素区域。

单元32：区域前景分割单元，用于分割待处理区域获取单元31生成的每个待处理像素区域，获得每个待处理像素区域的前景图像；区域前景分割单元32由区域前景高斯混合模型获取模块、第一连接能量计算模块、第二连接能量计算模块、区域前景图像分割模块组成，其中：

区域前景高斯混合模型获取模块用于获取待处理像素区域前景高斯混合模型；对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，如果所述第二参考图像中该像素不同于背景，则将所述当前图像的该像素标识为不同于背景，否则，认定为同于背景；对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，将所述当前图像的像素和背景像素颜色的差，与预设的阈值进行比较，判定该像素是否不同于背景，并更新不同于背景像素标识；然后，汇总待处理像素区域内所有不同于背景的像素，形成待处理像素区域前景混合高斯模型；

第一连接能量计算模块用于计算待处理像素区域的第一连接能量；对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，根据所述第二参考图像的前景分割结果来决定其第一连接能量；如果该像素在所述第二参考图像中属于前景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为最大，与背景节点连接能量设为最小；如果该像素在所述第二参考图像中属于背景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为最小，与背景节点连接能量设为最大；对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，根据所述待处理像素区域的前景混合高斯模型和背景像素高斯模型，获取该像素属于前景和背景的概率，经归一化后得到该像素对应节点在所述当前图像中与前景和背景节点的第一连接能量；

第二连接能量计算模块用于计算待处理像素区域的第二连接能量；对于待处理像素区域中相邻的两个像素，如果均未发生帧间变化，则采用所述第二参考图像的第二连接能量作为所述当前图像的第二连接能量；如果待处理像素区域中相邻两个像素中，至少有一个发生了帧间变化，则计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量；

区域前景图像分割模块4用于对区域内像素采用图分割算法进行前景分割，获取待处理像素区域的前景分割结果。

单元33：前景图像拼接单元，用于拼接区域前景分割单元32分割出的各个待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的整体前景图像。

在本发明公开的又一装置实施例中，所述第二连接能量计算模块在计算第二连接能量时，为避免相邻像素间差值被计算两次，采用如下方法：

首先，对所述当前图像中的每个像素计算其与右侧相邻像素的颜色差值向量

以RGB色度空间为例，对当前位置(x，y)，其与右侧像素的颜色分量分别为(R_l，G_l，B_l)和(R_r，G_r，B_r)，则颜色差值向量为 $\stackrel{\→}{d_x}(x,y)=(R_r-R_l,G_r-G_l,B_r-B_l);$

然后，对所述当前图像中的每个像素计算其与下方相邻像素的颜色差值向量

以RGB色度空间为例，对当前位置(x，y)，其与下方像素的颜色分量分别为(R_t，G_t，B_t)和(R_b，G_b，B_b)，则颜色差值向量为 $\stackrel{\→}{d_y}(x,y)=(R_b-R_t,G_b-G_t,B_b-B_t);$

最后，对当前像素(x，y)，采用四邻域定义方式，计算其与左边像素的第二连接能量为

其与右边像素的连接能量为

其与上方像素的连接能量为

其与下方像素的连接能量为

其中Norm()为取范数操作。从而将本来需要的四次操作，简化为对每点只需要两次操作。

本发明还公开了一种包含有分割获取前景图像装置的摄像头，分割获取前景图像的装置包括如下单元：

单元31：待处理区域获取单元，用于将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像，将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，并依据比较结果确定待处理像素区域；

单元32：区域前景分割单元，用于分割待处理区域获取单元31生成的每个待处理像素区域，获得每个待处理像素区域的前景图像；

单元33：前景图像拼接单元，用于拼接区域前景分割单元32分割出的各个待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的整体前景图像，并将该整体前景图像确定为新的参考图像。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种分割获取前景图像的方法、装置和摄像头，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1、一种分割获取前景图像的方法，其特征在于，包括：

将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像；

将当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像比较，依据比较结果确定待处理像素区域；

分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将当前图像与第一参考图像和第二参考图像比较，依据比较结果确定待处理像素区域包括：

将所述当前图像与第一参考图像作差运算，并与预设的阈值进行比较，获取帧间变化像素标识，形成帧间变化像素标识图像；

将帧间变化像素标识图像与所述第二参考图像进行或运算，得到所述当前图像的待更新像素标识图像；

将待更新像素标识图像中相连接的像素归为一个区域，并采用其最小外接矩形作为一个待处理像素区域的方式，获得所述当前图像的一个个待处理像素区域。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照以下步骤分割获得每个待处理像素区域的前景图像：

获取背景像素模型；

获取待处理像素区域的前景模型；

计算待处理像素区域的第一连接能量；

计算待处理像素区域的第二连接能量；

采用图分割算法对区域内像素进行前景分割，获取待处理像素区域的前景分割结果。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取待处理像素区域的前景模型包括：

对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，如果所述第二参考图像中该像素不同于背景，则将所述当前图像的该像素标识为不同于背景，否则，认定为同于背景；

对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，将所述当前图像的像素和背景像素颜色的差，与预设的阈值进行比较，判定该像素是否不同于背景，并更新不同于背景像素标识；

汇总待处理像素区域内所有不同于背景的像素，形成待处理像素区域的前景模型。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算待处理像素区域的第一连接能量的步骤包括：

对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，根据所述第二参考图像来决定其第一连接能量；如果该像素在所述第二参考图像中属于前景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最大值，与背景节点连接能量设为预设最小值；如果该像素在所述第二参考图像中属于背景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最小值，与背景节点连接能量设为预设最大值；

对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，根据所述待处理像素区域的前景模型和背景像素模型，获取该像素属于前景和背景的概率，经归一化后得到该像素对应节点在所述当前图像中与前景和背景节点的第一连接能量。

6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算待处理像素区域的第二连接能量的步骤包括：

对于待处理像素区域中相邻的两个像素，如果均未发生帧间变化，则采用所述第二参考图像的第二连接能量作为所述当前图像的第二连接能量；

如果待处理像素区域中相邻两个像素中，至少有一个发生了帧间变化，则计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量包括：

对所述当前图像的每个像素计算其与右侧相邻像素的颜色差值向量；

对所述当前图像的每个像素计算其与下方相邻像素的颜色差值向量；

对当前像素，采用四邻域定义方式，计算其与左边像素、右边像素、上方像素、下方像素的二范数，作为当前像素的第二连接能量。

8、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述背景像素模型采用混合高斯模型；所述前景模型采用高斯模型。

9、一种分割获取前景图像的装置，其特征在于，包括：

待处理区域确定单元，用于将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像，比较当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像，依据比较结果确定待处理像素区域；

区域前景分割单元，用于分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

前景图像拼接单元，用于拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述待处理区域获取单元包括待更新像素标识图像获取模块和待处理像素区域划分模块，其中：

所述待更新像素标识图像获取模块用于将所述当前图像与第一参考图像作差运算，并与预设的阈值进行比较，获取帧间变化像素标识，形成帧间变化像素标识图像；然后，将帧间变化像素标识图像与所述第二参考图像作或运算，得到所述当前图像的待更新像素标识图像；

所述待处理像素区域划分模块用于将待更新像素标识图像获取模块生成的待更新像素标识图像中相连接的像素归为一个区域，并采用其最小外接矩形作为一个待处理像素区域的方式，获得所述当前图像的一个个待处理像素区域。

11、如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述区域前景分割单元包括背景像素模型获取模块、区域前景模型获取模块、第一连接能量计算模块、第二连接能量计算模块和区域前景图像分割模块，其中：

所述背景像素模型获取模块用于获取背景图像的颜色模型；

所述区域前景模型获取模块用于获取待处理像素区域前景模型；对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，如果所述第二参考图像中该像素不同于背景，则将所述当前图像的该像素标识为不同于背景，否则，认定为同于背景；对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，将所述当前图像的像素和背景像素颜色的差，与预设的阈值进行比较，判定该像素是否不同于背景，并更新不同于背景像素标识；然后，汇总待处理像素区域内所有不同于背景的像素，形成待处理像素区域的前景模型；

所述第一连接能量计算模块用于计算待处理像素区域的第一连接能量；对于待处理像素区域中未发生帧间变化的像素，根据所述第二参考图像的前景分割结果来决定其第一连接能量；如果该像素在所述第二参考图像中属于前景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最大值，与背景节点连接能量设为预设最小值；如果该像素在所述第二参考图像中属于背景，则该像素对应节点与前景节点连接能量设为预设最小值，与背景节点连接能量设为预设最大值；对于待处理像素区域中发生了帧间变化的像素，根据所述待处理像素区域的前景模型和背景像素模型，获取该像素属于前景和背景的概率，经归一化后得到该像素对应节点在所述当前图像中与前景和背景节点的第一连接能量；

所述第二连接能量计算模块用于计算待处理像素区域的第二连接能量；对于待处理像素区域中相邻的两个像素，如果均未发生帧间变化，则采用所述第二参考图像的第二连接能量作为所述当前图像的第二连接能量；如果待处理像素区域中相邻两个像素中，至少有一个发生了帧间变化，则计算当前图像相邻像素间的颜色差值向量的二范数，作为所述当前图像中该像素与相邻像素间的第二连接能量；

所述区域前景图像分割模块用于采用图分割算法对区域内像素进行前景分割，获取待处理像素区域的前景分割结果。

12、一种摄像头，其特征在于，所述摄像头包括有分割获取前景图像的装置，所述装置包括：

待处理区域确定单元，用于将上一幅图像作为当前图像的第一参考图像，将上一幅图像的前景标识图像作为当前图像的第二参考图像，比较当前图像与所述第一参考图像和第二参考图像，依据比较结果确定待处理像素区域；

区域前景分割单元，用于分割获得每个待处理像素区域的前景图像；

前景图像拼接单元，用于拼接所有待处理像素区域的前景图像，形成所述当前图像的前景图像。

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