CN103209321A - 一种视频背景快速更新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种视频背景快速更新方法。所述方法通过将当前帧图像的二值化前景图与对比帧图像的二值化前景图分别进行相与和异或操作，对操作后的图像遍历，根据像素点的数量决定背景更新的判决条件。本发明解决了现有更新方法中监控区域内移出物和移进物在逐渐更新过程中留下虚影导致视频画面模糊的问题，能够实现背景的快速更新；对初始模糊背景适应性强，在背景更新判决并更新后立刻获得一个理想背景并一直保持；无论任何区域视频监控，都可以对场景中符合判定条件的移出物和移进物目标立刻更新，不留下虚影，对其他的目标跟踪不产生影响，且方法简单准确，实时性强。
Description
技术领域
本发明属于视频图像处理技术领域，具体涉及一种视频背景快速更新方法。
背景技术
基于视频监控的目标检测技术发展很快，由于检测区域灵活，系统设置简单等突出的优点，已成为领域内的研究热点。监控系统中用到的技术主要是计算机视频处理。视频处理可以解释为应用计算机视觉以及图像分析方法对图像序列进行运动检测、运动目标分类、运动目标跟踪以及对监控场景中的目标行为进行分析。运动目标的检测主要有以下几种算法：
（1）光流法：光流是指图像亮度模式的表观运动。但是亮度比较均匀的区域或者亮度值相同的点都无法确定其运动的对应性，但是运动时却可以观察到，这就说明光流与运动场不一定是唯一对应的，即有光流不一定就是运动物体产生的，反之物体发生了运动也不一定会产生光流。且这种方法计算复杂度较高，时间复杂度也较大，实时性和实用性都不强。
（2）帧间差分法：是利用视频序列中的连续两帧或者几帧图像的差异来进行目标检测，可以很好的适应存在多个目标和摄像头移动的情况。但这种方法的处理效果和图像的采样频率以及被检测物体的运动速度有关。如果运动速度过快或者两帧之间时间间隔较长，可能造成两帧之间无覆盖区域；而运动速度过小或者两帧之间的时间间隔很小，可能造成两帧之间的过覆盖，从而导致检测出来的运动目标存在大面积的空洞。
（3）背景差分法：因为背景差分法简单、实时性强，检测准确，逐渐成为目标运动目标检测算法中最常用且有较大发展潜力的方法，其检测效果主要是依赖背景建模技术。在实际应用中，背景是一个渐变的过程，自然场景中背景的动态变化如晃动的树叶、变化的光照以及波纹水面等如果不及时更新，都会对目标检测产生较大影响。还有一种情况即场景中原本没有的物体，经过一段时间后停留在场景中；场景中原本存在的物体经过一段时间后离开监控区域。这两种情况都因为过程迅速且明显，会对后续的目标检测造成较大的影响。
中国专利《交通视频监控中的背景更新方法和车辆目标提取方法》，CN201110388110.6，是将当前帧和前景图取边缘图像再相与，以共同的白色像素点个数来判断更新速率。此方法当场景中没有目标时对背景进行快速更新，但却无法解决目标长期停留在区域内的背景更新问题。若判断权值选取的小，对长时间静止的车辆更新不是很明显，在根据权值缓慢更新的过程中，物体由于颜色不均匀所以每一部分更新效果不同，在此过程中目标会有一个整体变成若干个小块，从而造成对目标各个部分再次画框计数的情况。若判断权值选取的大，会将运动的目标快速更新进背景，不符合实际应用场景。
发明内容
本发明针对上述技术问题，为了克服现有技术的不足，提供了一种视频背景快速更新方法。所述方法针对现有技术中移出物和移进物更新缓慢、不及时的缺陷，采用基于间隔多帧的图像间相与然后异或方法，对监控区域中长时间停留或者逃逸出去的物体进行快速更新。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种视频背景快速更新方法，包括如下步骤：
步骤A、开始读取视频帧，任取一种背景建模的方法，获得初始背景图像；
步骤B、进行背景快速更新判决；其步骤如下：
步骤B1、在获取背景图像的基础上，取得当前帧图像和对比帧图像；
步骤B2、用背景减法得到当前帧中的前景图，并二值化；
步骤B3、用背景减法得到对比帧中的前景图，并二值化；
步骤B4、将二值化后的当前帧前景图与对比帧前景图进行相与操作；
步骤B5、将二值化后的当前帧前景图与对比帧前景图进行异或操作；
步骤B6、对相与及异或操作后得到的图像分别进行前景像素点扫描，若相与操作之后的图像中像素点大于第一预定值S，且异或操作之后的图像中像素值小于第二预定值T，则执行步骤C；否则返回步骤A；
步骤C、完成背景快速更新；更新方法如下：
Bk=(1-a)Ik+aBk-1
Bk为更新后背景图像，Ik为当前帧，Bk-1为更新前背景图像，a为更新权值，0≤a≤1。
所述步骤B中，所述对比帧图像指的是当前帧之前间隔N帧的那帧图像，N的取值取决于监控范围以及监控物体的运动速度，以同一监控物体在当前帧和当前帧之前的第N帧，在当前的监控区域无重叠，且没有离开监控区域为准；N为自然数。
所述步骤B6中，所述第一预定值S设定为200，第二预定值T设定为400。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种视频背景快速更新方法。所述方法通过将当前帧图像的二值化前景图与对比帧图像的二值化前景图分别进行相与和异或操作，对操作后的图像遍历，根据像素点的数量决定背景更新的判决条件。本发明解决了现有更新方法中监控区域内移出物和移进物在逐渐更新过程中留下虚影导致视频画面模糊的问题，能够实现背景的快速更新；对初始模糊背景适应性强，在背景更新判决并更新后立刻获得一个理想背景并一直保持；无论任何区域视频监控，都可以对场景中符合判定条件的移出物和移进物目标立刻更新，不留下虚影，对其他的目标跟踪不产生影响，且方法简单准确，实时性强。
附图说明
图1是本发明的背景更新判决的流程图。
具体实施方式
为了更加详细的描述本发明提出的一种视频背景快速更新方法，结合附图，举例说明如下：
下面对本发明一种视频背景快速更新方法的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明按下列步骤进行：
步骤A、开始读取视频帧，任取一种背景建模的方法，获得初始背景图像；
步骤B、进行背景快速更新判决，具体步骤如下：
B1、在获得背景图像的基础上，当前帧减去背景，获得前景图，对此前景图用任一种自适应阈值的方法二值化（即前景为白色，背景为黑色），得到图像Frimg1；
B2、获取当前帧图像的前面的第N帧，此帧减去背景，获得此帧的前景图，对此前景图用任一种自适应阈值的方法二值化，得到图像Frimg2；
B3、将图像Frimg1与Frimg2相与，得到图像AFrimg，对此图像扫描，记下前景像素点个数为ka；
B4、将图像Frimg1与Frimg2异或，得到图像YFrimg，对此图像扫描，记下前景像素点个数为ky；
B5、若Ka大于第一预定值S且ky小于第二预定值T，则执行步骤C，此处ka大于第一预定值S，说明本帧与间隔N帧的图像存在重合的目标，可能是移进物体或者是原本处于监控区域但逃逸出去的物体；而间隔多帧的两幅图像异或之后，应该在结果图像上产生两个一样的目标，所以若ky小于第二预定值T，说明目前场景中不存在正在运动的目标，ka与ky两个判定条件结合说明当前场景中存在移进物或移出物并且没有其他的运动物体。若Ka小于第一预定值S说明场景中没有静止的物体，ky大于第二预定值T说明场景中存在运动的目标，这两种情况下背景都不应该迅速的更新，返回步骤A。
C、完成背景快速更新；更新方法如下：
Bk=(1-a)Ik+aBk-1
Bk为更新后背景图像，Ik为当前帧，Bk-1为更新前背景图像，a为更新权值，0≤a≤1。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，本发明还可以有其它实施方法，故凡运用本发明说明书及图示内容所为的同等替换或等效变换形成的技术方案，均包含于本发明要求保护的的范围内。
Claims (3)
1.一种视频背景快速更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、开始读取视频帧，任取一种背景建模的方法，获得初始背景图像；
步骤B、进行背景快速更新判决；其步骤如下：
步骤B1、在获取背景图像的基础上，取得当前帧图像和对比帧图像；
步骤B2、用背景减法得到当前帧中的前景图，并二值化；
步骤B3、用背景减法得到对比帧中的前景图，并二值化；
步骤B4、将二值化后的当前帧前景图与对比帧前景图进行相与操作；
步骤B5、将二值化后的当前帧前景图与对比帧前景图进行异或操作；
步骤B6、对相与及异或操作后得到的图像分别进行前景像素点扫描，若相与操作之后的图像中像素点大于第一预定值S，且异或操作之后的图像中像素值小于第二预定值T，则执行步骤C；否则返回步骤A；
步骤C、完成背景快速更新；更新方法如下：
Bk=(1-a)Ik+aBk-1
Bk为更新后背景图像，Ik为当前帧，Bk-1为更新前背景图像，a为更新权值，0≤a≤1。
2.如权利要求1所述的一种视频背景快速更新方法，其特征在于，所述步骤B中，所述对比帧图像指的是当前帧之前间隔N帧的那帧图像，N的取值取决于监控范围以及监控物体的运动速度，以同一监控物体在当前帧和当前帧之前的第N帧，在当前的监控区域无重叠，且没有离开监控区域为准；N为自然数。
3.如权利要求1所述的一种视频背景快速更新方法，其特征在于，所述步骤B6中，所述第一预定值S设定为200，第二预定值T设定为400。
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