CN103024292A - 一种基于动态交互的前背景分离算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态交互的前背景分离算法及其在一些智能安防产品中的应用，该方法应用于安防产品的静态场景中可以有效的兼顾产品中前背景分离的结果和效率问题。

Description

一种基于动态交互的前背景分离算法

技术领域

本发明涉及安防监控的视频处理领域，特别是涉及一种基于动态交互的前背景分离的算法在安防监控中智能视频处理方面的应用。 

背景技术

随着计算机技术、网络技术和储存技术的迅速发展，安防监控不论从硬件上来说还是从软件上来说都有了很快的发展，平安城市等一系列应用而生安防应用也日益普及。但随着安防系统中摄像头的数量的增加，如何及时有效的从海量的视频数据中获取用户需要的数据成为日益严俊的问题，并逐渐变成了安防系统进一步发展的瓶颈。因此如何快速有效的处理海量的视频数据成为安防系统进一步发展的必由之路，同时较为成熟的智能安防处理技术都为国外的机构所掌握，考虑到安防系统应用的特殊性，拥有自主知识产权的智能安防技术变的更加势在必行。 

智能安防产品中对海量视频的处理中要大量的应用到前背景分离技术，经过多年对前背景分离技术的深入研究，已经有了一些较为成熟且经典的前背景分离算法。但每种前背景分离算法都对特定的数据有很好的处理效果。但都无法应用到普遍的场景中。同时处理效果好的前背景分离算法在时效性方面表现的都很差，同样，时效性较好的算法在处理效果上表现的不是很满意。因此，在结和安防场景的特点下找出一个同时在时效性和准确性上双赢的算法具有可行性，也具有必须性。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何在结合安防场景的前提下，找到一种能在时效性和准确性上双赢的前背景分离算法。 

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于动态交互的前背分离算法，包括在实效性下使用基于帧差技术的前背景分离技术；在准确性下使用基于改进双码本模型下的前背景分离技术。 

所述基于帧差技术的前背景分离技术，用于：快速的对视频数据进行扫描，提取出图像的前景信息，对前景进行一定的预处理，去除前景图像中的噪声量，之后通过求前景最大邻域的方法来量化前景图像中的信息量，并根据最大领域量统计出前景图像的信息量M，若信息量M大于阈值T时，我们认为需要对图像进行基于准确性的处理，帧差模块发送相应的信号量去算法管理模块进行前背景分离算法的切换。这样可以最大程度上保证视频在信息量较小的情况下利用速度较快的帧差技术来实现前背景的分离，根据安防场景的特点，小信息量的场景所占的比例是较为可观的，因此这样可以从整体上提高整个算法对视频扫描的速度。 

所述基于改进双码本模型的前背景分离算法，用于：当系统检测到当前视频所包含的信息量较大时，为了保证前景的准确度，需要利用基于改进双码本模型的前背景分离算法来提高前景图像所包含的信息量。针对双码本模型的改进是指将经典的单码本前背景分离算法扩展到双码本，以使得码本信息能够更好更新，同时提取码本命中率高的像素值作为背景图像。这样的算法可以在有光照干扰的情况提取出较完整的前景图像。同样，对提取出的前景图像进行基于最大邻域的前景信息量计算，当前景信息量小于阈值T时，双码本模块发送信号量通知算法管理模块进行算法切换，以提高算法整体的效率。通过这样的方法，我们可以较好的保证在视频包含有较大信息量的时候能够提取出较多的前景信息量。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本算法的逻辑架构图 

图2为本算法的数据流图； 

图3为本算法的运行流程图。 

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。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

实现方法，参见图1，图2。 

本发明提供一种基于动态交互的前背景分离算法。根据图1，算法提供的数据接口可以描述为：输入接口为原始视频的帧序列，目前已实现的算法模块支持解压后的视频流；数据的输出接口为前景图序列和背景图序列。值得注意的是，在算法中设计的背景图序列输出并不是连续的，只有在前景信息量较大的时候，才会输出相应的背景提取图。 

系统通过输入接口获取未压缩的帧图像，将它传入算法通道选择模块，根据历史前景信息量来决定当前使用哪个算法通道来进行前背景分离；通过前背景分离算法后，系统将前景图输入到信息量统计模块中来更新当前信息量，并输出前景图，如果系统选择了双码本模型进行前背景分离，则同时输出背景图。 

根据参考图2，可以看到本发明的具体实施过程，并描述如下： 

第一步，对系统模块进行初始化，包括资源分配，当前信息量CS初始化为0，即默认第一帧使用基于帧差法的算法进行处理，配置信息量阈值T； 

第二步，从输出接口中获取一帧图像，并判断：若视频帧处理完成，则释放资源，结束算法，否则进入第三步； 

第三步，对比当前信息量CS和阈值T，若CS＞T，进入第四步，否则，进入第五步； 

第四步，进行基于帧差技术的前背景分离，提取前景图，进入第六步； 

第五步，利用改进双码本模型的前背景分离算法进行前背景分离，输出背景图像，提取前景图像，进入第六步； 

第六步，对已提取到的前景图进行中值滤波消除噪声干扰，然后计算预处理后的前景图的最大连通域，将连通域面积过小的区域列为干扰区域，并删除，统计当前所有连通域的面积定义为前景信息量，并赋值给CS，进入第七步； 

第七步，输出前景图，返回第二步。 

Claims (5)

1.一种基于动态交互的前背景分离算法，其特征在于，为了同时兼顾算法的时效性和准确性而在算法中同时使用帧差技术和图像双码本技术进行前背景分离。

2.一种基于动态交互的前背景分离算法，其特征在于，在要求准确率的地方使用基于改进图像双码本的算法来实现前背景分离。

3.一种基于动态交互的前背景分离算法，其特征在于，在准确率要求不高的地方使用基于改进帧差法来实现前景分离。

4.根据权利要求2和权利要求3所述的方法，其特征在于，对前背景分离算法分离出的前景进行基于形态学的处理以减少噪声干扰，然后对处理后的前景图进行非零量的加权统计，以达到对前景进行量化的目的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于提取出的前景量进行假设测试，通过测试结果来实现前背景分离算法的动态控制，假设判定规则为若前景量大于阈值T时要求算法进行基于准确性的操作，若前景量小于阈值T时要求算法进行基于时效性的操作。

Images