CN102332167A - 一种智能交通监控中车辆和行人的目标检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能交通监控中车辆和行人的目标检测方法,对视频帧序列进行背景模型的初始化,独立建立饱和度分量和亮度分量的混合高斯背景分量模型并取分量均值;将视频帧序列中的当前帧跟背景帧相差分,对前景帧进行二值化处理后再去除阴影和噪声并进行形态学滤波;用更新因子更新得到的混合高斯背景模型的分量的权值、均值和方差;将要进行匹配的运动目标像素点值与更新后的混合高斯背景模型中的每一个分布的Jeffrey值进行比较,利用Jeffrey值判断运动目标像素点是否属于前景点;本发明需对饱和度分量和亮度分量更新相关参数,在不影响精度的情况下降低了系统的开销,能适应场景轻微扰动,克服噪声和环境光照的影响,具有鲁棒性高的特点。
Description
技术领域
本发明属于数字图像处理技术领域,具体涉及一种智能交通监控中车辆和行人的检测方法,对输入的交通视频中的异常运动目标进行检测。
背景技术
智能视频监控是在不需要人为干预的情况下,通过计算机对图像序列进行自动分析,实现对动态场景中的运动目标检测、跟踪和行为理解等操作,并能够根据分析结果判断是否发出报警。在智能化的视频交通监控系统中,监控场景中的行人和车辆的运动目标是图像分析、图像识别及图像理解的基础,运动目标检测的结果可用于后续的目标跟踪和分类,检测的效果直接影响后续工作,因此必须检测出运动目标的完整信息。
传统的运动目标检测主要有光流法、相邻帧差法、背景减法等,其中,光流法的计算复杂,光流稀疏,不利于实时实现;相邻帧差法虽然计算简单,但是会产生检测空洞,且对静止目标不能正确处理;背景减法利用当前帧与背景帧相减来检测运动目标,背景减法的关键是背景模型的建立,混合高斯背景模型算法因其具有低复杂度、步骤简单的特点,因此通常使用混合高斯模型来建立背景模型,但在实际生活中由于光照、树叶摇动、水面波光的反射等原因,场景在不停的变化中,目标区域的背景就会不断的变化,而混合高斯模型容易受到光照等条件变化的影响,对场景变化的适应能力不好,进而影响运动目标检测的灵敏度和正确率。
发明内容
本发明针对目前智能视频处理技术中运动目标检测存在的光照比较敏感、虚影现象以及阴影未去除等问题,提出了一种改进的运动目标检测方法,克服把混合高斯背景模型运用到交通智能视频监控时存在的不足之处,对智能交通监控中车辆和行人的目标进行检测,有效提高运动目标检测的灵敏度和正确率。
本发明的技术方案是依次采用如下步骤:(1)通过CCD摄像机采集视频帧,对视频帧序列进行背景模型的初始化,独立建立饱和度分量S和亮度分量V的混合高斯背景分量模型,将视频帧序列中的背景帧的所有像素的亮度分量V值和饱和度分量S值取均值;(2)将视频帧序列中的当前帧跟背景帧相差分,对前景帧进行二值化处理后再去除阴影和噪声并进行形态学滤波;(3)用更新因子 更新进行形态学滤波处理后得到的混合高斯背景模型的饱和度分量S和亮度分量V的权值、均值和方差,并对更新后的权值归一化;(4)将要进行匹配的时刻运动目标的像素点值与更新后的混合高斯背景模型中的每一个分布的Jeffrey值进行比较,利用Jeffrey值判断运动目标的像素点是否属于前景点, 若小于阈值=0.7时,则像素点和第个高斯分布匹配,为前景点;其中,a取值范围是0~1,Jeffrey值是:,和分别是第个像素的均值和方差;和分别是饱和度分量S和亮度分量V的最小Jeffrey值。
本发明的有益效果是:简化了背景模型初始化的过程,建立饱和度分量和亮度分量的混合高斯背景模型,使后续步骤只需对饱和度分量和亮度分量更新相关参数,在不影响精度的情况下降低了系统的开销,能适应场景轻微扰动,克服噪声和环境光照的影响,具有鲁棒性高的特点。
附图说明
图1是本发明视频采集的流程图。
图2是本发明改进的目标检测算法流程图。
具体实施方式
本发明首先对采集到的视频帧序列像素值的饱和度分量S和亮度分量V初始化,建立亮度分量V和饱和度分量S的混合高斯背景模型,在对前景帧与背景帧差分后,进行二值化,形态学滤波等处理后,引入更新因子更新混合高斯背景模型;然后根据Jeffrey值来判定运动目标。具体如下:
参见图1,本发明的实施是基于硬件设备,硬件设备包括CCD摄像机、DSP数字信号处理器和PC机,DSP数字信号处理器的一端连接CCD摄像机,另一端连接PC机。先通过CCD摄像机采集视频帧(S101),再将采集的视频帧序列数据进行数模转换(S102),然后将转换得到的视频帧序列向DSP申请缓冲空间并入队列(S103),最后,DSP读取缓冲区中的视频帧序列(S104)。
参见图2,对DSP芯片中的视频帧序列进行背景模型的初始化,独立建立饱和度分量S和亮度分量V的混合高斯背景分量模型(S201),将视频帧序列中的背景帧的所有像素的亮度分量V值和饱和度分量S值取均值。根据经验值设置背景模型的初始化的权值和方差 ,初始化的权值要尽量小,如0.001,方差要较大些,如=15,将方差设置大些,可有尽可能多的像素包含到一个模型里面,从而获得最有可能的模型,这样在不影响精确度的情况下,系统的开销也会降低。再将当前帧跟背景帧相差分(S202),对前景帧进行二值化处理(S203),对二值化处理后的前景帧进行去除阴影和噪声、并进行形态学滤波处理(S204)。然后,引入更新因子来更新进行形态学滤波处理后得到的混合高斯背景模型(S205),用更新因子分别对饱和度分量S和亮度分量V进行更新。更新时引入更新因子,更新因子是关于的单调递增的函数,其中是像素点的坐标,为该像素点持续落在第个高斯分布上的次数。分别对亮度分量V的混合高斯背景模型和饱和度分量S的混合高斯背景模型的权值、均值和方差均进行更新,其中:
其中:
为更新因子;
是t-1时刻第个高斯分布的方差。
对混合高斯背景模型更新后,利用Jeffrey值判断运动目标(S206),Jeffrey值是常用的高斯分布距离参数之一,用来进行高斯分布的比较,运动目标检测具体包括:
然后,定义饱和度分量S和亮度分量V的最小Jeffrey值:
其中,为t时刻第个高斯分布,是关于饱和度分量S的最小J值,为t时刻第个高斯分布;是关于饱和度分量S的J值;为t时刻第i个高斯分布,关于亮度分量V的最小J值,为t时刻第i个高斯分布,是关于亮度分量V的最小J值。
Claims (2)
1.一种智能交通监控中车辆和行人的目标检测方法,其特征是依次采用如下步骤:
(1)通过CCD摄像机采集视频帧,对视频帧序列进行背景模型的初始化,独立建立饱和度分量S和亮度分量V的混合高斯背景分量模型,将视频帧序列中的背景帧的所有像素的亮度分量V值和饱和度分量S值取均值;
(2)将视频帧序列中的当前帧跟背景帧相差分,对前景帧进行二值化处理后再去除阴影和噪声并进行形态学滤波;
(3)用更新因子 更新进行形态学滤波处理后得到的混合高斯背景模型的饱和度分量S和亮度分量V的权值、均值和方差,并对更新后的权值归一化;
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