CN104700429A

CN104700429A - 一种机载显示器的运动检测方法

Info

Publication number: CN104700429A
Application number: CN201410518756.5A
Authority: CN
Inventors: 强俊; 陈俊; 汪军; 周鸣争; 沈利言; 王苛苛
Original assignee: Anhui Polytechnic University
Current assignee: Anhui Polytechnic University
Priority date: 2014-10-05
Filing date: 2014-10-05
Publication date: 2015-06-10

Abstract

本发明涉及一种机载液晶显示器的运动检测方法,属于运动检测领域,包括如下步骤：步骤一：提取背景图像，通过视频序列中前几帧的帧差图像找到物体的背景区域，并对帧差图像进行二值化处理，由二值化图找到运动区域和非运动区域，用当前帧图像中的非运动区域部分替换更新背景图像，而运动区域部分的背景图像保持不变，经过前面几帧图像的迭代可以提取出可靠的背景；步骤二：运动目标的检测，对视频序列中相邻两帧图像进行帧间差分得到运动区域图像，运动区域图像与背景图像进行差分提取出运动目标。本发明方法具有较好的实时性和鲁棒性，在复杂背景以及遮挡等情况下也能够实现较好的跟踪效果。

Description

一种机载显示器的运动检测方法

技术领域

本发明属于物体运动检测领域，具体涉及一种机载显示器的运动检测方法。

背景技术

在现代军事领域，远距离监测系统具有重要的地位，装备远距离监测的武器装备遍及海陆空作战平台，应用于大中小型武器装备；虽然，远距离监测装备能够把远处的物体放大，显示在显示屏上，但是，对于人的肉眼不能观察到的物体的微小运动或者是人眼疲乏，容易造成某些运动监测不到。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有运动检测功能的机载显示器运动检测方法，通过运动检测算法与视频监测技术相结合的手段，来监测物体的微小运动。

本发明的技术方案是：一种机载显示器的运动检测方法，包括如下步骤：步骤一：提取背景图像，通过视频序列中前几帧的帧差图像找到物体的背景区域，并对帧差图像进行二值化处理，由二值化图找到运动区域和非运动区域，用当前帧图像中的非运动区域部分替换更新背景图像，而运动区域部分的背景图像保持不变，经过前面几帧图像的迭代可以提取出可靠的背景；步骤二：运动目标的检测，对视频序列中相邻两帧图像进行帧间差分得到运动区域图像，运动区域图像与背景图像进行差分提取出运动目标。所述步骤一的具体流程为：a.设在同一背景下相邻两帧的运动图像为I(x,y,t₁)和 I(x,y,t₂)，则差分图像为： b.通过帧间差分建立二值化图像，由二值图像更新背景图像。所述二值图像为：其中，采用 Otsu 方法选取阈值 T。所述背景图像中引入背景更新函数，背景更新函数如下：式中： u取 0.35。所述步骤二的具体流程为：a.将帧差图像与背景图像差分提取出运动目标； b.将运动目标转换成二值图像；c.对二值化结果进行形态学处理，合并邻域及消除目标孔洞，进而提取出完整目标。

本发明有如下积极效果：该方法具有较好的实时性和鲁棒性，在复杂背景以及遮挡等情况下也能够实现较好的跟踪效果。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明的主要思路是：在军事远距离监测的武器的显示设备上加装一个运动检测模块，自动监测可疑物体的运动，不用人为的肉眼监测，避免监测不到物体的微小运动或者肉眼疲劳，没有观察到某些物体运动，在运动检测模块中加入运动检测算法。本发明的检测模块包括背景预估模块和运动目标检测模块，利用检测模块获得视频序列图像的初始分割。

一：背景图像的提取

文中提取背景的思想是通过视频序列中前几帧的帧差图像找到物体的背景区域，并对帧差图像进行二值化处理，由二值化图找到运动区域和非运动区域，用当前帧图像中的非运动区域部分替换更新背景图像，而运动区域部分的背景图像保持不变，经过前面几帧图像的迭代可以提取出可靠的背景，其步骤如下。

(1) 设在同一背景下相邻两帧的运动图像为I(x,y,t₁)和 I(x,y,t₂)，则差分图像为：

（1）

(2) 通过帧间差分建立二值化图像：

（2）

其中，采用 Otsu 方法选取阈值 T。

(3) 由二值图像 D_i更新背景图像 B_i(x,y)=I_i(x,y)。B_i(x,y)即为获得的背景图像。

(4) 背景更新，由于随时间的推移，背景中不可避免会发生变化，如果一直使用最初始的背景模型，背景误差积累，造成部分背景点误检为前景点。为得到准确的结果，引入背景更新函数，以适应场景中光线等环境因素的变化，提高目标检测的精确度。背景更新函数如下：

（3）

式中：u的取值直接影响更新的背景质量，在这里经过试验 u取 0.35 效果比较好。

二：运动目标的检测

运动目标的检测就是在当前帧图像中提取出运动目标。对视频序列中相邻两帧图像进行帧间差分得到运动区域图像，运动区域图像与背景图像进行差分提取出运动目标，运动目标图像与阈值比较得到二值化图像，步骤如下。

(1)将帧差图像 I_i(x,y)与背景图像B_i(x,y)差分提取出运动目标，公式如下：

w_i(x,y)=|I_i(x,y)-B_i(x,y)| (4)

(2) 将运动目标 w_i(x,y)转换成二值图像

（5）

式中：T_i(x,y) 为二值化输出图像；1 为前景 FG 的运动目标；0 为背景 BG；T_-meg为合并阈值，取值范围是T_-meg∈[0~h+w]，其中，h，w分别为目标矩形框的长宽，在此取 T_-meg＝100。

(3) 对二值化结果T_i(x,y) 进行形态学处理，合并邻域及消除目标孔洞，进而提取出完整的运动目标，在此，任取实验视频的一帧图像。

(4)统计运动目标数，标记目标区域边界矩形框。

(5)合并属于同一目标的区域，计算相邻两帧目标边界之间的距离，如果它们的差值小于跟踪阈值 T_-h和 T_-w，则合并矩形框，T_-h、T_-w为相邻两帧目标矩形框的高度之差和宽度之差跟踪阈值，其中，T_-h∈[0~h]，T_-w∈[0~w]，文中取 T_-h=50，T_-w=10。由目标阈值可以推得若欲建立正确的跟踪链，相邻两帧目标之间的最大距离为：

Dis+abs(2*(c₁-c₂)+（w₁-w₂））/(w₁+w₂)+abs(2*(r₁-r₂)+(h₁-h₂))/(h₁+h₂) (6)

其中，c₁,c₂，r₁，r₂和 w₁，w₂，h₁，h₂分别是相邻两帧目标区域中心的横、纵坐标及矩形框的宽、高。当相邻两帧的距离 d=abs(c₁+w₁/2-c₂-w₂/2)小于dis时,使用当前帧的矩形框更新上一帧并重新设定当前目标，若 d>dis，则保持上一帧目标矩形框不变，说明目标失效(发生丢帧现象)。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机载显示器的运动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：提取背景图像，通过视频序列中前几帧的帧差图像找到物体的背景区域，并对帧差图像进行二值化处理，由二值化图找到运动区域和非运动区域，用当前帧图像中的非运动区域部分替换更新背景图像，而运动区域部分的背景图像保持不变，经过前面几帧图像的迭代可以提取出可靠的背景；

步骤二：运动目标的检测，对视频序列中相邻两帧图像进行帧间差分得到运动区域图像，运动区域图像与背景图像进行差分提取出运动目标。

2.根据权利要求1所述的机载显示器的运动检测方法，其特征在于：所述步骤一的具体流程为：

a.设在同一背景下相邻两帧的运动图像为I(x,y,t₁)和 I(x,y,t₂)，则差分图像为：

b.通过帧间差分建立二值化图像，由二值图像更新背景图像。

3.根据权利要求2所述的机载显示器的运动检测方法，其特征在于：所述二值图像为：

其中，采用 Otsu 方法选取阈值 T。

4.根据权利要求2所述的机载显示器的运动检测方法，其特征在于：所述背景图像中引入背景更新函数，背景更新函数如下：

式中： u取 0.35。

5.根据权利要求1所述的机载显示器的运动检测方法，其特征在于：所述步骤二的具体流程为：

a.将帧差图像与背景图像差分提取出运动目标；

b.将运动目标转换成二值图像；

c.对二值化结果进行形态学处理，合并邻域及消除目标孔洞，进而提取出完整目标。