CN102184553A - 一种运动阴影检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动阴影检测方法，该方法包括：对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧；对当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护；对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护；根据维护的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素；依次根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系、平滑度信息、以及蓝波段信息分别去除前景像素中的运动阴影像素。本发明还公开了一种运动阴影检测装置，应用本发明所述的运动阴影检测方法和装置，能够在不影响运动目标检测的情况下，有效地检测出运动阴影。

Description

一种运动阴影检测方法和装置

技术领域

本发明涉及运动物体检测技术领域，特别涉及一种运动阴影检测方法和装置。

背景技术

视频监控系统一般都有24小时全天候的要求，然而由于太阳光照产生的运动阴影对视频监控系统的影响是比较显著的，并对后续的跟踪、识别造成负面影响，导致错误率大大上升，使系统的整体性能下降。因此，在光照条件下如何去除运动阴影成为了现有技术亟需解决的问题。

图1为现有所采用的运动阴影检测方法的工作流程图，如图1所示，该流程包括：

步骤101：对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧。

需要说明的是，在本步骤中，当前帧图像可能是含有噪声的图像，噪声会对后续的运动阴影去除产生影响，因此，需要对当前帧进行去噪处理。具体如何对图像进行去噪处理已为现有技术，这里不再赘述。

步骤102：对当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护。

在本步骤中，Y值多高斯模型维护是对图像历史亮度信息的统计，对各个像素的Y值进行多高斯模型维护为计算当前帧各个像素的Y值的均值和方差，具体可包括：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的Y分量值作为相应像素的Y值的均值，并为当前帧各个像素的Y值的方差设定一个初始值σ，其值大小与背景变化速率有关，背景变化越大，σ取值越大，一般取值范围为：2≤σ≤3，通常可取

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令f_i，k为第i帧像素点k位置上的像素亮度值，μ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的均值，σ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的方差，d_i，k＝|f_i，k-μ_i，k|，T_i，k＝η·σ_i，k，则有，

当d_i，k＞T_i，k时，μ_i，k＝μ_i-1，k，σ_i，k＝σ_i-1，k；否则，

其中，所述

为背景学习速率，其值与图像的变化速率有关，图像变化越快，

越大；反之，

越小，一般的取值为

所述η为阈值增益，且对于高斯模型来说，η＝2.5。

步骤103：根据像素Y值的高斯模型，检测出当前帧的前景像素。

在本步骤中，令判断像素是否为前景像素的阈值为T_i，k，则检测当前帧的前景像素包括：

当d_i，k＞T_i，k时，判断f_i，k为前景像素；否则，判断f_i，k为背景像素。

步骤104：判断当前帧是否需要去除运动阴影，如果是，执行步骤105；否则，执行步骤108。

在本步骤中，判断当前帧是否需要去除运动阴影是根据实际需求来确定的，还可以其它条件来判断是否需要去除运动阴影，以不影响本发明实施例的实现为准。

步骤105：根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景像素中的运动阴影像素。

对于步骤103检测出的所有前景像素，还需进一步判断这些像素中是否还有阴影像素，具体为：

当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，判断为该前景像素点为运动阴影；否则，该像素点即为前景像素点。

步骤106：根据平滑度信息去除前景像素中的运动阴影像素。

对于步骤105中得到的去除运动阴影像素的前景像素，还可以进一步采用以设定的阈值对其进行平滑度处理的过程，具体为：

设Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值，则

当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，则判断为当前(m，n)位置上的像素为阴影像素；否则，判断为前景像素。

需要说明的是，本步骤中的操作可以是直接对步骤103中得到的前景像素进行处理，即步骤105是可以省略的。

还需说明的是，本步骤的操作也是可以省略的，即执行完步骤105的操作后，可直接执行步骤107的操作。

步骤107：根据蓝波段信息去除前景像素中的运动阴影像素。

对于上述得到的前景像素，还可以采用如下方式进行进一步处理，具体为：

当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，判断当前像素点为运动阴影像素；否则，判断为前景像素。其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

需要说明的是，该步骤的操作也是可以省略的。

步骤108：将剩余的前景像素作为去除运动阴影的当前帧。

在完成了上述处理后，即得到了去除运动阴影的图像。

至此，即完成了现有所采用的运动阴影检测方法的整个工作流程。

通过上述分析可以看出，现有所采用的运动阴影检测方法，虽然能够检测出运动阴影，但是并没有考虑阴影边缘对运动阴影检测的影响，因此，可能会对运动目标检测造成影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种运动阴影检测方法，能够在不影响运动目标检测的情况下，有效地检测出运动阴影。

本发明还提供了一种运动阴影检测装置，能够在不影响运动目标检测的情况下，有效地检测出运动阴影。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种运动阴影检测方法，该方法包括：

对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧；

对当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护；

对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护；

根据维护的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素；

根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景像素中的运动阴影像素；

根据平滑度信息去除前景像素中的运动阴影像素；

根据蓝波段信息去除前景像素中的运动阴影像素。

所述对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护包括：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作为相应像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，并为当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差设定初始值σ，2≤σ≤3；

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令f_i，k为第i帧像素点k位置上的像素亮度值，μ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的均值，σ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的方差，fU_i，k为第i帧像素点k位置上的U分量的像素值，令fV_i，k为第i帧像素点k位置上的V分量的像素值，μU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的均值，μV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的均值，σU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的方差，σV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的方差，σUV_i，k为第i帧像素点k位置上(U-V)的方差，d_i，k＝|f_i，k-μ_i，k|，dU_i，k＝|fU_i，k-μU_i，k|，dV_i，k＝|fV_i，k-μV_i，k|，dUV_i，k＝|(fU_i，k-fV_i，k)-(μU_i，k-μV_i，k)|，T_i，k＝η·σ_i，k，TU_i，k＝η_UV·σU_i，k，TV_i，k＝η_UV·σV_i，k，TUV_i，k＝η_UV·σUV_i，k，则，

当d_i，k＞T_i，k时，μU_i，k＝μU_i-1，k，σU_i，k＝σU_i-1，k，μV_i，k＝μV_i-1，k，σV_i，k＝σV_i-1，k，μUV_i，k＝μUV_i-1，k，σUV_i，k＝σUV_i-1，k；否则，

所述η_UV为UV分量阈值增益。

所述根据维护的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素包括：

当满足(f_i，k＜μ_i-1，k)∧(dU_i，k＜TU_i，k)∧(dV_i，k＜TV_i，k)∧(dUV_i，k＜TUV_i，k)或d_i，k＜T_i，k时，判断当前像素点为背景像素；否则，判断当前像素点为前景像素。

所述根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景像素中的运动阴影像素包括：

当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，判断为该前景像素点为运动阴影；否则，该像素点即为前景像素点。

所述根据平滑度信息去除前景像素中的运动阴影像素包括：

当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，则判断为当前(m，n)位置上的像素为阴影像素；否则，判断为前景像素，其中，Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值。

所述根据蓝波段信息去除前景像素中的运动阴影像素包括：

当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，判断当前像素点为运动阴影像素；否则，判断为前景像素，其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

一种运动阴影检测装置，该装置包括：去噪单元，第一维护单元、第二维护单元，前景检测单元、第一去除单元、第二去除单元和第三去除单元，其中，

所述去噪单元，用于对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧；

所述第一维护单元，用于对去噪单元去噪处理后的当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护；

第二维护单元，用于对第一维护单元进行Y值多高斯模型维护后的当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护；

所述前景检测单元，用于根据第二维护单元维护的UV值的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素；

所述第一去噪单元，用于根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景检测单元检测出的前景像素中的运动阴影像素；

所述第二去噪单元，用于根据平滑度信息去除所述第一去噪单元去除了运动阴影像素的前景像素；

所述第三去噪单元，用于根据蓝波段信息去除第二去噪单元去除运动阴影后的前景像素。

所述第二维护单元，用于分别计算第一维护单元进行Y值多高斯模型维护后的当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值和方差，具体为：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作为相应像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，并为当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差设定初始值σ，2≤σ≤3；

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令f_i，k为第i帧像素点k位置上的像素亮度值，μ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的均值，σ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的方差，fU_i，k为第i帧像素点k位置上的U分量的像素值，令fV_i，k为第i帧像素点k位置上的V分量的像素值，μU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的均值，μV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的均值，σU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的方差，σV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的方差，σUV_i，k为第i帧像素点k位置上(U-V)的方差，d_i，k＝|f_i，k-μ_i，k|，dU_i，k＝|fU_i，k-μU_i，k|，dV_i，k＝|fV_i，k-μV_i，k|，dUV_i，k＝|(fU_i，k-fV_i，k)-(μU_i，k-μV_i，k)|，T_i，k＝η·σ_i，k，TU_i，k＝η_UV·σU_i，k，TV_i，k＝η_UV·σV_i，k，TUV_i，k＝η_UV·σUV_i，k，则，

当d_i，k＞T_i，k时，μU_i，k＝μU_i-1，k，σU_i，k＝σU_i-1，k，μV_i，k＝μV_i-1，k，σV_i，k＝σV_i-1，k，μUV_i，k＝μUV_i-1，k，σUV_i，k＝σUV_i-1，k；否则，

所述η_UV为UV分量阈值增益。

所述前景检测单元，用于当满足(f_i，k＜μ_i-1，k)∧(dU_i，k＜TU_i，k)∧(dV_i，k＜TV_i，k)∧(dUV_i，k＜TUV_i，k)或d_i，k＜T_i，k时，判断当前像素点为背景像素；否则，判断当前像素点为前景像素。

所述第一去噪单元，用于当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，去除前景检测单元检测出该像素点；

所述第二去噪单元，用于当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，去除第一去噪单元检测出该像素点，所述Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值；

所述第三去噪单元，用于当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，去除第二去噪单元检测出的该像素点，其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

综上所述，本发明所采用的运动阴影检测方法，通过对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护，进而根据维护的UV值的多高斯模型检测当前帧的前景像素，由于阴影边缘的UV分量与背景的UV分量一致，根据UV值的多高斯模型检测当前帧的前景像素能够预先把本来是运动阴影的像素直接判断为背景像素。因此，本发明方法能够在不影响运动目标检测的情况下，有效地检测出运动阴影。

附图说明

图1为现有所采用的运动阴影检测方法的工作流程图；

图2为本发明运动阴影检测方法的工作流程图；

图3为本发明运动阴影检测装置的结构示意图；

图4为现有去除运动阴影结果与本发明去除运动阴影方法结果示意图。

具体实施方式

本发明所述方案的具体实现包括：

对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧；对当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护；对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护；根据维护的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素；根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系、平滑度信息、以及蓝波段信息分别去除前景像素中的运动阴影像素。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图2给出了本发明运动阴影检测方法的工作流程。如图2所示，该流程包括：

步骤201：对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧。

同步骤101一样，在本步骤中，当前帧图像可能是含有噪声的图像，噪声会对后续的运动阴影去除产生影响，因此，需要对当前帧进行去噪处理。具体如何对图像进行去噪处理已为现有技术，这里不再赘述。

步骤202：对当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护。

Y值多高斯模型维护是对图像历史亮度信息的统计，对各个像素的Y值进行多高斯模型维护为计算当前帧各个像素的Y值的均值和方差，具体可包括：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的Y分量值作为相应像素的Y值的均值，并为当前帧各个像素的Y值的方差设定一个初始值σ，其值大小与背景变化速率有关，背景变化越大，σ取值越大，一般取值范围为：2≤σ≤3，通常可取

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令f_i，k为第i帧像素点k位置上的像素亮度值，μ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的均值，σ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的方差，d_i，k＝|f_i，k-μ_i，k|，T_i，k＝η·σ_i，k，则有，

当d_i，k＞T_i，k时，μ_i，k＝μ_i-1，k，σ_i，k＝σ_i-1，k；否则，

${\mathrm{\μ}}_{i,k}=(1-\∂)\·{\mathrm{\μ}}_{i-1,k}+\∂\·f_{i,k},$ ${\mathrm{\σ}}_{i,k}=(1-\∂)\·{\mathrm{\σ}}_{i-1,k}+\∂\·d_{i,k},$

其中，所述

为背景学习速率，其值与图像的变化速率有关，图像变化越快，越大；反之，

越小，一般的取值为

所述η为阈值增益，且对于高斯模型来说，η＝2.5。

步骤203：判断当前帧是否需要去除运动阴影，如果是，执行步骤204；否则，执行步骤205。

本步骤的判断条件也同步骤104，不再赘述。

步骤204：对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护。

进行了Y值多高斯模型维护的当前帧还需要去除运动阴影时，则可执行对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护的处理操作，具体为：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作为相应像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，并为当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差设定一个初始值σ，其值大小与背景变化速率有关，背景变化越大，σ取值越大，一般取值范围为：2≤σ≤3，通常可取

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令fU_i，k为第i帧像素点k位置上的U分量的像素值，令fV_i，k为第i帧像素点k位置上的V分量的像素值，μU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的均值，μV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的均值，σU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的方差，σV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的方差，σUV_i，k为第i帧像素点k位置上(U-V)的方差，dU_i，k＝|fU_i，k-μU_i，k|，dV_i，k＝|fV_i，k-μV_i，k|，dUV_i，k＝|(fU_i，k-fV_i，k)-(μU_i，k-μV_i，k)|，TU_i，k＝η_UV·σU_i，k，TV_i，k＝η_UV·σV_i，k，TUV_i，k＝η_UV·σUV_i，k，则有，

当d_i，k＞T_i，k时，μU_i，k＝μU_i-1，k，σU_i，k＝σU_i-1，k，μV_i，k＝μV_i-1，k，σV_i，k＝σV_i-1，k，μUV_i，k＝μUV_i-1，k，σUV_i，k＝σUV_i-1，k；否则，

所述η_UV为UV分量阈值增益，且对于高斯模型来说，η_UV＝2.5。

步骤205：根据维护的高斯模型，检测出当前帧的前景像素。

当执行了步骤204之后，本步骤的具体操作为：

令判断像素是否为前景像素的U分量阈值为TU_i，k，TV_i，k，TUV_i，k，则检测当前帧的前景像素包括：

当满足(f_i，k＜μ_i-1，k)∧(dU_i，k＜TU_i，k)∧(dV_i，k＜TV_i，k)∧(dUV_i，k＜TUV_i，k)或d_i，k＜T_i，k时，判断当前像素点为背景像素；否则，判断当前像素点为前景像素。

需要说明的是，如果没有执行步骤204的操作，则可根据像素Y值的高斯模型来检测当前帧的前景像素，具体操作可参见步骤103，这里不再赘述。

步骤206：判断当前帧是否需要去除运动阴影，如果是，执行步骤207；否则，执行步骤210。

本步骤的判断条件也同步骤104，不再赘述。

步骤207：根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景像素中的运动阴影像素。

对于步骤205检测出的所有前景像素，还需进一步判断这些像素中是否还有阴影像素，具体为：

当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，判断为该前景像素点为运动阴影；否则，该像素点即为前景像素点。

步骤208：根据平滑度信息去除前景像素中的运动阴影像素。

对于步骤207中得到的去除运动阴影像素的前景像素，还可以进一步采用以设定的阈值对其进行平滑度处理的过程，具体为：

设Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值，则

当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，则判断为当前(m，n)位置上的像素为阴影像素；否则，判断为前景像素。

需要说明的是，本步骤中的操作可以是直接对步骤205中得到的前景像素进行处理，即步骤207是可以省略的。

还需说明的是，本步骤的操作也是可以省略的，即执行完步骤207的操作后，可直接执行步骤209的操作。

步骤209：根据蓝波段信息去除前景像素中的运动阴影像素。

对于上述得到的前景像素，还可以采用如下方式进行进一步处理，具体为：

当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，判断当前像素点为运动阴影像素；否则，判断为前景像素。其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

需要说明的是，该步骤的操作也是可以省略的。

步骤210：将剩余的前景像素作为去除运动阴影的当前帧。

在完成了上述处理后，即得到了去除运动阴影的图像。

至此，即完成了本实施例运动阴影检测方法的整个工作流程。

基于本实施例所述方法，图3为本发明运动阴影检测装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括：去噪单元31，第一维护单元32、第二维护单元33、前景检测单元34、第一去除单元35、第二去除单元36和第三去除单元37。其中，

所述去噪单元31，用于对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧。

所述第一维护单元32，用于对去噪单元31去噪处理后的当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护。

在本实施例中，所述第一维护单元32，用于计算当前帧各个像素的Y值的均值和方差。

所述第二维护单元33，用于对第一维护单元32进行Y值多高斯模型维护后的当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护。

进一步地，所述第二维护单元33，用于分别计算当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值和方差，具体为：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作为相应像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，并为当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差设定一个初始值σ，其值大小与背景变化速率有关，背景变化越大，σ取值越大，一般取值范围为：2≤σ≤3，通常可取

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令fU_i，k为第i帧像素点k位置上的U分量的像素值，令fV_i，k为第i帧像素点k位置上的V分量的像素值，μU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的均值，μV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的均值，σU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的方差，σV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的方差，σUV_i，k为第i帧像素点k位置上(U-V)的方差，dU_i，k＝|fU_i，k-μU_i，k|，dV_i，k＝|fV_i，k-μV_i，k|，dUV_i，k＝|(fU_i，k-fV_i，k)-(μU_i，k-μV_i，k)|，TU_i，k＝η_UV·σU_i，k，TV_i，k＝η_UV·σV_i，k，TUV_i，k＝η_UV·σUV_i，k，则有，

当d_i，k＞T_i，k时，μU_i，k＝μU_i-1，k，σU_i，k＝σU_i-1，k，μV_i，k＝μV_i-1，k，σV_i，k＝σV_i-1，k，μUV_i，k＝μUV_i-1，k，σUV_i，k＝σUV_i-1，k；否则，

所述η_UV为UV分量阈值增益，且对于高斯模型来说，η_UV＝2.5。

所述前景检测单元34，用于根据第二维护单元33维护的UV值的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素。

进一步地，所述前景检测单元34，用于当满足(f_i，k＜μ_i-1，k)∧(dU_i，k＜TU_i，k)∧(dV_i，k＜TV_i，k)∧(dUV_i，k＜TUV_i，k)或d_i，k＜T_i，k时，判断当前像素点为背景像素；否则，判断当前像素点为前景像素。

所述第一去噪单元35，用于根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景检测单元34检测出的前景像素中的运动阴影像素。

所述第一去噪单元35，用于当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，去除前景检测单元34检测出该像素点。

所述第二去噪单元36，用于根据平滑度信息去除所述第一去噪单元35去除了运动阴影像素的前景像素。

所述第二去噪单元36，用于当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，去除第一去噪单元35检测出该像素点，所述Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值。

所述第三去噪单元37，用于根据蓝波段信息去除第二去噪单元36去除运动阴影后的前景像素。

所述第三去噪单元37，用于当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，去除第二去噪单元36检测出的该像素点，其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

至此，即得到了本实施例所采用的运动阴影检测装置。图3所采用的装置的具体工作流程请参照图2所示方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。

图4给出了传统阴影检测结果与本发明阴影检测结果的对比图。从图4中可以看出，采用本发明方法去除运动阴影能够达到比较好的去除效果。

总之，本发明所采用的运动阴影检测方法和装置，通过对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护，进而根据维护的UV值的多高斯模型检测当前帧的前景像素，由于阴影边缘的UV分量与背景的UV分量一致，根据UV值的多高斯模型检测当前帧的前景像素能够预先把本来是运动阴影的像素直接判断为背景像素。因此，本发明方法能够在不影响运动目标检测的情况下，有效地检测出运动阴影。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种运动阴影检测方法，其特征在于，该方法包括：

对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧；

对当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护；

对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护；

根据维护的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素；

根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景像素中的运动阴影像素；

根据平滑度信息去除前景像素中的运动阴影像素；

根据蓝波段信息去除前景像素中的运动阴影像素。

2.根据权利要求1所述的方法其特征在于，所述对当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护包括：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作为相应像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，并为当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差设定初始值σ，2≤σ≤3；

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令f_i，k为第i帧像素点k位置上的像素亮度值，μ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的均值，σ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的方差，fU_i，k为第i帧像素点k位置上的U分量的像素值，令fV_i，k为第i帧像素点k位置上的V分量的像素值，μU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的均值，μV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的均值，σU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的方差，σV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的方差，σUV_i，k为第i帧像素点k位置上(U-V)的方差，d_i，k＝|f_i，k-μ_i，k|，dU_i，k＝|fU_i，k-μU_i，k|，dV_i，k＝|fV_i，k-μV_i，k|，dUV_i，k＝|(fU_i，k-fV_i，k)-(μU_i，k-μV_i，k)|，T_i，k＝η·σ_i，k，TU_i，k＝η_UV·σU_i，k，TV_i，k＝η_UV·σV_i，k，TUV_i，k＝η_UV·σUV_i，k，则，

当d_i，k＞T_i，k时，μU_i，k＝μU_i-1，k，σU_i，k＝σU_i-1，k，μV_i，k＝μV_i-1，k，σV_i，k＝σV_i-1，k，μUV_i，k＝μUV_i-1，k，σUV_i，k＝σUV_i-1，k；否则，

所述η_UV为UV分量阈值增益。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据维护的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素包括：

当满足(f_i，k＜μ_i-1，k)∧(dU_i，k＜TU_i，k)∧(dV_i，k＜TV_i，k)∧(dUV_i，k＜TUV_i，k)或d_i，k＜T_i，k时，判断当前像素点为背景像素；否则，判断当前像素点为前景像素。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景像素中的运动阴影像素包括：

当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，判断为该前景像素点为运动阴影；否则，该像素点即为前景像素点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据平滑度信息去除前景像素中的运动阴影像素包括：

当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，则判断为当前(m，n)位置上的像素为阴影像素；否则，判断为前景像素，其中，Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据蓝波段信息去除前景像素中的运动阴影像素包括：

当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，判断当前像素点为运动阴影像素；否则，判断为前景像素，其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

7.一种运动阴影检测装置，其特征在于，该装置包括：去噪单元，第一维护单元、第二维护单元，前景检测单元、第一去除单元、第二去除单元和第三去除单元，其中，

所述去噪单元，用于对当前帧图像进行去噪处理，将去噪处理后的图像作为当前帧；

所述第一维护单元，用于对去噪单元去噪处理后的当前帧各个像素的Y值进行多高斯模型维护；

第二维护单元，用于对第一维护单元进行Y值多高斯模型维护后的当前帧各个像素的UV值进行多高斯模型维护；

所述前景检测单元，用于根据第二维护单元维护的UV值的多高斯模型，检测出当前帧的前景像素；

所述第一去噪单元，用于根据当前帧前景像素值与该像素点的均值的亮度信息关系去除前景检测单元检测出的前景像素中的运动阴影像素；

所述第二去噪单元，用于根据平滑度信息去除所述第一去噪单元去除了运动阴影像素的前景像素；

所述第三去噪单元，用于根据蓝波段信息去除第二去噪单元去除运动阴影后的前景像素。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二维护单元，用于分别计算第一维护单元进行Y值多高斯模型维护后的当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值和方差，具体为：

当当前帧为第一帧时，将当前帧图像中的每个像素点上的U分量、V分量以及(U-V)分量值作为相应像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的均值，并为当前帧各个像素的U分量、V分量以及(U-V)分量的方差设定初始值σ，2≤σ≤3；

当当前帧为除第一帧的其它帧时，令f_i，k为第i帧像素点k位置上的像素亮度值，μ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的均值，σ_i，k为第i帧像素点k位置上亮度值的方差，fU_i，k为第i帧像素点k位置上的U分量的像素值，令fV_i，k为第i帧像素点k位置上的V分量的像素值，μU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的均值，μV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的均值，σU_i，k为第i帧像素点k位置上U分量的方差，σV_i，k为第i帧像素点k位置上V分量的方差，σUV_i，k为第i帧像素点k位置上(U-V)的方差，d_i，k＝|f_i，k-μ_i，k|，dU_i，k＝|fU_i，k-μU_i，k|，dV_i，k＝|fV_i，k-μV_i，k|，dUV_i，k＝|(fU_i，k-fV_i，k)-(μU_i，k-μV_i，k)|，T_i，k＝η·σ_i，k，TU_i，k＝η_UV·σU_i，k，TV_i，k＝η_UV·σV_i，k，TUV_i，k＝η_UV·σUV_i，k，则，

当d_i，k＞T_i，k时，μU_i，k＝μU_i-1，k，σU_i，k＝σU_i-1，k，μV_i，k＝μV_i-1，k，σV_i，k＝σV_i-1，k，μUV_i，k＝μUV_i-1，k，σUV_i，k＝σUV_i-1，k；否则，

所述η_UV为UV分量阈值增益。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述前景检测单元，用于当满足(f_i，k＜μ_i-1，k)∧(dU_i，k＜TU_i，k)∧(dV_i，k＜TV_i，k)∧(dUV_i，k＜TUV_i，k)或d_i，k＜T_i，k时，判断当前像素点为背景像素；否则，判断当前像素点为前景像素。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第一去噪单元，用于当当前帧某个前景像素点的像素值为该像素点的均值的0.4-1.0倍时，去除前景检测单元检测出该像素点；

所述第二去噪单元，用于当设定的阈值＜(|Y_m，n-Y_m-1，n|+|Y_m，n-Y_m，n-1|+|Y_m，n-Y_m-1，n-1|+|Y_m-1，n-Y_m，n-1|)，去除第一去噪单元检测出该像素点，所述Y_m，n为像素点(m，n)位置上的像素值；

所述第三去噪单元，用于当满足(FB/BB＞FR/BR)∧(FB/BB＞FG/BG)时，去除第二去噪单元检测出的该像素点，其中，所述FR为当前像素点R分量值，所述BR为当前像素点R分量均值，所述FG为当前像素点G分量值，所述BG为当前像素点G分量均值，所述FB为当前像素点B分量值，所述BB为当前像素点B分量均值，所述∧为并集。

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