CN103002195B - 运动检测方法及运动检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种运动检测方法及运动检测装置，运动检测方法包括：撷取目前画面；根据目前画面产生目前亮度画面；根据目前亮度画面及背景亮度画面进行差分运算以产生前景画面；根据前景画面与灵敏度产生前景二值图；以及根据更新频率及灵敏度更新背景亮度画面。

Description

运动检测方法及运动检测装置
技术领域
本发明涉及一种运动检测方法及运动检测装置，且特别涉及一种不需使用运动向量即能进行运动检测的运动检测方法及运动检测装置。
背景技术
随着宽带传输环境的改善，高质量的视频影像传输也将成为未来趋势。随着相关硬设备的普及化和价格大众化的驱使下，高质量的视频影像服务的需求也开始与日俱增。由于高质量视频影像本身的数据量相当的庞大，因此在进行视频影像的传输过程当中，都必须对视频影像进行必要的压缩处理，才能够在有限的频宽或是容量的限制下有效率的顺利完成视频影像传输。
某些压缩算法是通过视频影像编码技术(VideoEncoder)来实现的。视频影像编码技术主要是利用视频影像之间具有高度时域相关的特性，利用运动向量(MotionVector,MV)预测技术在待编码的巨方块(MacroBlock)中直接放入一个运动向量来表示其与参考影像中最相似的参考方块之间的距离。如此便可以大幅降低在编码时所需编码的数据量。而事实上，不仅是视频影像之间，就连同一张视频影像中相邻巨方块之间也都有相当程度的运动模式关联性，这也提供视频影像编码器有了进一步减少编码数据量的空间。然而，如果所选择的压缩算法不产生运动向量及无法进行运动检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运动检测方法及运动检测装置，是不需使用运动向量即能进行运动检测。
根据本发明，提出一种运动检测方法。运动检测方法包括：撷取目前画面；根据目前画面产生目前亮度画面；根据目前亮度画面及背景亮度画面进行差分运算以产生前景画面；根据前景画面与灵敏度产生前景二值图；以及根据更新频率及灵敏度更新背景亮度画面。
根据本发明，提出一种运动检测装置。运动检测装置包括画面撷取单元、亮度产生单元、前景产生单元、二值图产生单元及背景更新单元。画面撷取单元撷取目前画面。亮度产生单元根据目前画面输出目前亮度画面。前景产生单元根据目前亮度画面及背景亮度画面进行差分运算以产生前景画面。二值图产生单元根据前景画面与灵敏度产生前景二值图。背景更新单元根据更新频率及灵敏度更新背景亮度画面。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示为依照本发明实施例的一种运动检测装置的方框示意图；
图2绘示为依照第一实施例的的一种运动检测方法的流程图；
图3绘示为前述步骤22的细部流程图；
图4绘示为前述步骤25的细部流程图；
图5绘示为一种二值图产生单元的示意图；
图6绘示为步骤24的细部流程图；
图7绘示为原始二值图的示意图；
图8绘示为降噪二值图的示意图；
图9绘示为前景二值图。
其中，附图标记
1：运动检测装置
11：画面撷取单元
12：亮度产生单元
13：前景产生单元
14：二值图产生单元
15：背景更新单元
16：处理单元
21～26、221～222、241～243、251～257：步骤
71：原始变化点
72：原始非变化点
81：降噪变化点
82：降噪非变化点
141：原始二值图产生单元
142：降噪单元
143：补偿单元
F(i)：目前画面
Y(i)：目前亮度画面
Y(i-1)：背景亮度画面
f：更新频率
T：预设更新时间
R(i)：前景画面
S：灵敏度
B：前景二值图
B1：原始二值图
B2：降噪二值图
Vth：预设阀值
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请同时参照图1及图2，图1绘示为依照本发明实施例的一种运动检测装置的方框示意图，图2绘示为依照第一实施例的的一种运动检测方法的流程图。运动检测装置1包括画面撷取单元11、亮度产生单元12、前景产生单元13、二值图产生单元14、背景更新单元15及处理单元16。亮度产生单元12、前景产生单元13、二值图产生单元14、背景更新单元15及处理单元16例如是由处理器所实现。第一实施例的运动检测方法包括如下步骤；首先如步骤21所示，画面撷取单元11撷取目前画面F(i)。接着如步骤22所示，亮度产生单元12根据目前画面F(i)输出目前亮度画面Y(i)。跟着如步骤23所示，前景产生单元13根据目前亮度画面Y(i)及背景亮度画面Y(i-1)进行一差分运算以产生前景画面R(i)。进一步来说，前景产生单元13是将目前亮度画面Y(i)中各目前像素与背景亮度画面Y(i-1)中对应的各背景像素相减以产生前景画面R(i)。亮度产生单元12第1次输出的目前亮度画面Y(i)是预设为背景亮度画面Y(i-1)。
然后如步骤24所示，二值图产生单元14根据前景画面R(i)与灵敏度S产生前景二值图B。处理单元16通过前景二值图B即可获得运动物体的大小与位置。接着如步骤25所示，背景更新单元15根据更新频率f及灵敏度S更新背景亮度画面Y(i-1)。跟着如步骤26所示，处理单元16根据前景二值图B及预设阀值Vth决定是否进行后续处理。如此一来，运动检测装置1通过检测亮度变化即能进行运动检测，而不需产生运动向量，大幅地提高使用上的便利性。
前述更新频率f、灵敏度S及预设阀值Vth例如是由使用者自行视其需求而弹性设定。更新频率f是为预设更新时间T的倒数，且预设更新时间T是为更新背景亮度画面Y(i-1)的时间周期。使用者能通过设定更新频率f以检测缓慢移动的物体，以提高运动检测的准确性。当目前亮度画面Y(i)的目前像素与背景亮度画面Y(i-1)的背景像素的亮度差值小于灵敏度S，则二值图产生单元14在前景二值图B中设为0。目前像素在前景二值图B中设为0可视为一非变化点。相反地，当目前亮度画面Y(i)的目前像素与背景亮度画面Y(i-1)的背景像素的亮度差值不小于灵敏度S，则二值图产生单元14在前景二值图B中设为1。目前像素在前景二值图B中设为1可视为一变化点。当变化点于前景二值图B中的比例超出预设阀值Vth时，则处理单元16进行一后续处理，如发出一警示信号或记录目前画面F(i)。相反地，当变化点于前景二值图B中的比例未超出预设阀值Vth时，则处理单元16不进行任何后续处理。
请同时参照图1及图3，图3绘示为前述步骤22的细部流程图。前述步骤22进一步包括步骤221及步骤222。如步骤221所示，亮度产生单元12将目前画面F(i)按一预设比例缩小为调整画面。接着如步骤222所示，亮度产生单元12撷取调整画面的亮度以输出目前亮度画面Y(i)。举例来说，为了减少运算时间，前述亮度产生单元12将640×480的目前画面F(i)按一预设比例缩小为160×120的调整画面。如此一来，能更进一步地提高影像处理速度。
请同时参照图1及图4，图4绘示为前述步骤25的细部流程图。前述步骤25进一步包括步骤251至257。如步骤251所示，背景更新单元15判断目前亮度画面Y(i)的目前像素与背景亮度画面Y(i-1)的背景像素的亮度差值是否小于灵敏度S，且目前像素是与背景像素相对应。接着如步骤252所示，当亮度差值小于灵敏度S，背景更新单元15将目前像素的亮度更新至背景像素。相反地，当亮度差值不小于灵敏度S，则执行步骤253。如步骤253所示，背景更新单元15判断亮度差值不小于灵敏度S是否先前已连续达预设更新时间T。当亮度差值大于该灵敏度已连续达预设更新时间，则如步骤254所示，背景更新单元15将目前像素的亮度值更新至背景像素，并将计数时间归零。相反地，当亮度差值大于该灵敏度并未连续达预设更新时间，则如步骤255所示，背景更新单元15判断目前像素是否不在前景。
当该目前像素不在前景，则执行步骤256。如步骤256所示，背景更新单元15根据目前像素的亮度、背景像素的亮度及预设比例更新背景像素。举例来说，目前像素的亮度及背景像素的亮度分别是为100及20，而预设比例为50％。背景更新单元15更新背景像素的亮度等于相反地，当该目前像素在前景，则执行步骤257。如步骤257所示，背景更新单元15递增计数时间，并重复执行步骤251。
请同时参照图1、图5、图6、图7、图8及图9。图5绘示为一种二值图产生单元的示意图，图6绘示为步骤24的细部流程图，图7绘示为原始二值图的示意图，图8绘示为降噪二值图的示意图，图9绘示为前景二值图。前述二值图产生单元14进一步包括原始二值图产生单元141、降噪单元142及补偿单元143，且步骤24进一步包括步骤241至243。如步骤241所示，原始二值图产生单元141根据前景画面R(i)与灵敏度S产生原始二值图B1，原始二值图B1包括原始变化点71及原始非变化点72。接着如步骤242所示，降噪单元142将原始二值图B1中与原始非变化点72相邻的原始变化点设为0以产生降噪二值图B2，降噪二值图B2包括降噪变化点81及降噪非变化点82。跟着如步骤243所示，补偿单元143将降噪二值图B2中与降噪变化点81相邻的降噪非变化点82设为1以产生前景二值图B。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种运动检测方法，其特征在于，包括：
撷取一目前画面；
根据该目前画面产生一目前亮度画面；
根据该目前亮度画面及一背景亮度画面进行一差分运算以产生一前景画面；
根据该前景画面与一灵敏度产生一前景二值图；以及
根据一更新频率及该灵敏度更新该背景亮度画面；
该前景二值图产生步骤包括：
根据该前景画面与一灵敏度产生一原始二值图，该原始二值图包括多个原始变化点及多个原始非变化点；
将该原始二值图中与该些原始非变化点相邻的原始变化点设为0以产生一降噪二值图，该降噪二值图包括多个降噪变化点及多个降噪非变化点；以及
将该降噪二值图中与该些降噪变化点相邻的降噪非变化点设为1以产生该前景二值图。
2.根据权利要求1所述的运动检测方法，其特征在于，该目前亮度画面产生步骤包括：
将该目前画面按一预设比例缩小为一调整画面；以及
撷取该调整画面的亮度以输出该目前亮度画面。
3.根据权利要求1所述的运动检测方法，其特征在于，该更新步骤包括：
判断该目前亮度画面的一目前像素与该背景亮度画面的一背景像素的一亮度差值是否小于该灵敏度，该目前像素与该背景像素相对应；以及
当该亮度差值小于该灵敏度，将该目前像素的亮度更新至该背景像素。
4.根据权利要求3所述的运动检测方法，其特征在于，该更新步骤还包括：
当该亮度差值不小于该灵敏度，判断该亮度差值不小于该灵敏度是否先前已连续达一预设更新时间；以及
当该亮度差值不小于该灵敏度先前已连续达一预设更新时间，将该目前像素的亮度值更新至该背景像素。
5.根据权利要求3所述的运动检测方法，其特征在于，该更新步骤还包括：
当该亮度差值不小于该灵敏度先前未连续达一预设更新时间，判断该目前像素是否不在前景；以及
当该目前像素不在前景，根据该目前像素的亮度、该背景像素的亮度及一预设比例更新该背景像素。
6.根据权利要求1所述的运动检测方法，其特征在于，第1次输出的该目前亮度画面是预设为该背景亮度画面。
7.根据权利要求1所述的运动检测方法，其特征在于，还包括：
根据该前景二值图及一预设阀值决定是否进行一后续处理。
8.一种运动检测装置，其特征在于，包括：
一画面撷取单元，用以撷取一目前画面；
一亮度产生单元，用以根据该目前画面输出一目前亮度画面；
一前景产生单元，用以根据该目前亮度画面及一背景亮度画面进行一差分运算以产生一前景画面；
一二值图产生单元，用以根据该前景画面与一灵敏度产生一前景二值图；以及
一背景更新单元，用以根据一更新频率及该灵敏度更新该背景亮度画面；
该二值图产生单元包括：
一原始二值图产生单元，用以根据该前景画面与一灵敏度产生一原始二值图，该原始二值图包括多个原始变化点及多个原始非变化点；
一降噪单元，用以将该原始二值图中与该些原始非变化点相邻的原始变化点设为0以产生一降噪二值图，该降噪二值图包括多个降噪变化点及多个降噪非变化点；以及
一补偿单元，用以将该降噪二值图中与该些降噪变化点相邻的降噪非变化点设为1以产生该前景二值图。
9.根据权利要求8所述的运动检测装置，其特征在于，该亮度产生单元将该目前画面按一预设比例缩小为一调整画面，并撷取该调整画面的亮度以输出该目前亮度画面。
10.根据权利要求8所述的运动检测装置，其特征在于，当该目前亮度画面的一目前像素与该背景亮度画面的一背景像素的一亮度差值小于该灵敏度，该背景更新单元将该目前像素的亮度更新至该背景像素。
11.根据权利要求10所述的运动检测装置，其特征在于，当该亮度差值不小于该灵敏度且该亮度差值大于该灵敏度先前已连续达一预设更新时间，该背景更新单元将该目前像素的亮度值更新至该背景像素。
12.根据权利要求10所述的运动检测装置，其特征在于，当该亮度差值不小于该灵敏度先前未连续达一预设更新时间且该目前像素不在前景，该背景更新单元根据该目前像素的亮度、该背景像素的亮度及一预设比例更新该背景像素。
13.根据权利要求8所述的运动检测装置，其特征在于，第1次输出的该目前亮度画面是预设为该背景亮度画面。
14.根据权利要求8所述的运动检测装置，其特征在于，还包括：
一处理单元，用以根据该前景二值图及一预设阀值决定是否进行一后续处理。
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