CN104751164A - 物体运动轨迹捕捉方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种物体运动轨迹捕捉方法，包括：将摄像头的拍摄视角设定为一预设拍摄视角；摄像头以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像；摄像头每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像，将拍摄到的图像与背景图像进行对比，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体；连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。本发明还公开了一种物体运动轨迹捕捉系统。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种物体运动轨迹捕捉方法及系统。
背景技术
摄像头作为一种捕捉图像信息的工具已被广泛应用，其拍摄的图像已经达到高清画质的水平，相对于人眼而言，其成像的能力已很接近人眼，然而，当前电子设备的图像识别能力相对于人类对图像的识别能力而言，却还有很大差距。举例来说，人类能够轻易地观察到一个物体的运动轨迹，但是电子设备却难以高效精准地识别出摄像头拍摄到的画面中的物体运动轨迹，究其原因在于，摄像头拍摄到的图像由大量的像素组成，电子设备对图像的处理归根结底是对这些像素进行处理，当电子设备视图观察一个物体的运动轨迹时，拍摄到的图像画质越高（意味着图像的单位尺寸像素密度越高）、图像帧数越多（意味着单位时间需要处理的图像张数越多）时，电子设备就需要越多的计算资源、存储资源和时间耗费。当前电子设备识别物体运动轨迹的一个方法是将摄像头拍摄到的每一张图像与时间上相邻的上一张图像进行比对，记录它们的差异，再将这些差异连续合成，识别出物体的运动轨迹。但是，这种方法有很大的缺陷，将每一张图像都与时间上相邻的上一张图像进行对比，进行对比的两张图像都是动态的，计算量特别大，响应时间慢，占用资源多，还特别耗费时间。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种物体运动轨迹捕捉方法及系统，以解决上述问题。
一种物体运动轨迹捕捉方法，所述方法包括：将摄像头的拍摄视角设定为一预设拍摄视角；摄像头以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像；摄像头每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像，将拍摄到的图像与背景图像进行对比，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体；及连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。
优选地，所述方法还包括：若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过所述预定阀值，则将寄存器的标识位的值设置为1，否则，将寄存器的标识位的值设置为0。
优选地，所述方法还包括：监视寄存器的标识位的值是否发生变化；若寄存器的标识位的值从0变为1，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的起始位置；若寄存器的标识位的值从1变为0，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的结束位置。
优选地，所述方法还包括：对物体的种类进行识别；及根据物体的种类及物体的运动轨迹，触发执行预设的动作。
优选地，所述方法还包括：设定背景图像与拍摄到的图像的感兴趣区域；将拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域进行对比，若拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域之间的差异超过所述预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。
一种物体运动轨迹捕捉系统，所述系统包括：
拍摄视角设定模块，用于将摄像头的拍摄视角设定为一预设拍摄视角；
背景建立模块，用于控制摄像头以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像；
图像拍摄模块，用于控制摄像头每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像；
图像处理模块，用于将拍摄到的图像与背景图像进行对比，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体；及
运动轨迹合成模块，用于连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。
优选地，所述图像处理模块还用于，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过所述预定阀值，将寄存器的标识位的值设置为1，否则，将寄存器的标识位的值设置为0。
优选地，所述运动轨迹合成模块还用于监视寄存器的标识位的值是否发生变化，若寄存器的标识位的值从0变为1，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的起始位置，若寄存器的标识位的值从1变为0，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的结束位置。
优选地，所述系统还包括：
物体识别模块，用于对物体的种类进行识别；及
动作触发模块，用于根据物体的种类及物体的运动轨迹，触发执行预设的动作。
优选地，所述系统还包括感兴趣区域设定模块，用于设定背景图像与拍摄到的图像的感兴趣区域，所述图像处理模块用于将拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域进行对比，若拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域之间的差异超过所述预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。
与现有技术相比，上述物体运动轨迹捕捉系统及方法，藉由对一区域拍摄得到一张背景图像，再将对这个区域进行拍摄得到的后续图像与这张背景图像进行对比，去背景化以识别图像中的目标物体，捕捉到物体运动的轨迹，因其用来对比的图像是静态的背景图像，减少了需要处理的数据量，降低了复杂度，提高了处理速度和精度。
附图说明
图1是本发明的一较佳实施方式中的电子装置的框图。
图2是本发明的一较佳实施方式中的物体运动轨迹捕捉系统的功能框图。
图3是本发明的一较佳实施方式中的物体运动轨迹捕捉方法的流程图。
图4是捕捉物体运动轨迹的过程的示意图。
主要元件符号说明
| 电子设备 | 10 |
| 处理器 | 101 |
| 存储器 | 102 |
| 寄存器 | 103 |
| 摄像头 | 104 |
| 网络适配器 | 105 |
| 物体运动轨迹捕捉系统 | 20 |
| 拍摄视角设定模块 | 201 |
| 背景建立模块 | 202 |
| 图像拍摄模块 | 203 |
| 感兴趣区域设定模块 | 204 |
| 图像处理模块 | 205 |
| 运动轨迹合成模块 | 206 |
| 物体识别模块 | 207 |
| 动作触发模块 | 208 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，在本发明的一较佳实施方式中，一电子设备10包括一处理器101、一存储器102、一寄存器103、一摄像头104及一网络适配器105。所述电子设备10可以为摄像机、监视器、防盗器、计算机、智能手机，或任何其他类型的具有运算能力和摄像能力的电子设备。
所述处理器101用于处理数据和控制管理所述电子设备10的全部功能组件，包括所述存储器102、所述寄存器103、所述摄像头104及所述网络适配器106。
所述存储器102用于存储数据，可以包括随机存取存储器（RAM）、闪存、磁盘，或其他存储装置。
所述寄存器103用于快速存取小量数据，例如把所述寄存器103的某个存储单元作为某个标识位的值的存储空间。
所述摄像头104用于对一区域进行拍摄，产生数字化的图像。
所述网络适配器105用于接入局域网、广域网或因特网等网络，将所述电子设备10获取或产生的数据传输给网络中的其他电子设备。
所述处理器101、所述存储器102、所述寄存器103、所述摄像头104、所述网络适配器105通过总线107或其他适配的互连架构连接在一起。
本领域的技术人员应当了解，根据实际需要，所述电子设备10还可以包括其他功能组件，例如显示器，用向用户显示内容；键盘和鼠标，用于提供输入功能；扬声器，用于产生声音；等等。
所述电子设备10可用于部署一物体运动轨迹捕捉系统20。
请参阅图2，在本发明的一较佳实施方式中，所述物体运动轨迹捕捉系统20包括一拍摄视角设定模块201、一背景建立模块202、一图像拍摄模块203、一感兴趣区域设定模块204、一图像处理模块205、一运动轨迹合成模块206、一物体识别模块207及一动作触发模块208。
所述拍摄视角设定模块201，用于将所述摄像头104的拍摄视角设定为一预设拍摄视角。
所述背景建立模块202，用于控制所述摄像头104以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像。
所述图像拍摄模块203，用于控制所述摄像头104每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像。
所述感兴趣区域设定模块204，用于设定背景图像与拍摄到的图像的感兴趣区域（Region of Interest），感兴趣区域可以根据应用场景的实际情况来设定，比如在安保监控场景中，感兴趣区域可以设定在路面的上方空间。
所述图像处理模块205，用于将拍摄到的图像与背景图像进行对比，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。
当所述感兴趣区域设定模块204设定了背景图像与拍摄到的图像的感兴趣区域后，所述图像处理模块205可以将拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域进行对比，若拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域之间的差异超过所述预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。这样，可以有重点的对图像进行处理，并减少图像数据负担，提高识别效率。
所述运动轨迹合成模块206，用于连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。
所述物体识别模块207，用于对物体的种类进行识别。所述物体识别模块207可以设定或根据需要加入多个种类的物体模型，将识别的物体与这些物体模型进行对比，从而识别出物体的种类。这在某些应用场景中非常有用，比如在安保监控场景中，识别出物体的种类是人或其他东西，对是否触发警报器起着非常重要的作用。
所述动作触发模块208，用于根据物体的种类及物体的运动轨迹，触发执行预设的动作。比如在安保监控场景中，当识别出物体的种类是人在监视区域中移动，则可以触发警报器。
在一实施方式中，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过所述预定阀值，所述图像处理模块205将所述寄存器103的标识位的值设置为1，否则，将所述寄存器103的标识位的值设置为0。所述运动轨迹合成模块206监视所述寄存器103的标识位的值是否发生变化，若所述寄存器103的标识位的值从0变为1，则将此时物体所处的位置记录为物体的运动轨迹的起始位置，若所述寄存器103的标识位的值从1变为0，则将此时物体所处的位置记录为物体的运动轨迹的结束位置。
以上所述物体运动轨迹捕捉系统20的各个功能模块，可以由所述处理器101执行计算机指令来实现，也可以由集成指令的硬件装置来实现。值得注意的是，上述装置实施例中所包含的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
请参阅图3，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的物体运动轨迹捕捉方法的流程图。所述方法包括以下步骤：
步骤S301，所述拍摄视角设定模块201将所述摄像头104的拍摄视角设定为一预设拍摄视角。
步骤S302，所述背景建立模块202控制所述摄像头104以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像。
步骤S303，所述图像拍摄模块203控制所述摄像头104每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像。
步骤S304，所述图像处理模块205将拍摄到的图像与背景图像进行对比，计算出拍摄到的图像与背景图像之间的差异。
步骤S305，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则进入步骤S306，否则，返回步骤S303。
步骤S306，所述图像处理模块205去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。
步骤S307，所述运动轨迹合成模块206连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。
步骤S308，所述物体识别模块207对物体的种类进行识别。
步骤S309，所述动作触发模块208根据物体的种类及物体的运动轨迹，触发执行预设的动作。比如在安保监控场景中，当识别出物体的种类是人在监视区域中移动，则可以触发警报器。
请参阅图4，示意性地示出了一次捕捉人的运动轨迹的过程。当人处于位置A时，还没有进入到所述摄像头104的拍摄区域，此时所述摄像头104拍摄到的图像与背景图像相同。当人处于位置B时，进入到了所述摄像头104的拍摄区域，此时所述摄像头104拍摄到的图像与背景图像不同，通过去背景化可以抓取出人的所处位置。当人从位置B走到位置C，所述摄像头104持续抓取人的所处位置，可以合成出人的运动轨迹。当人处于位置D时，已走出了所述摄像头104的拍摄区域，此时所述摄像头104拍摄到的图像与背景图像再次相同。
与现有技术相比，上述物体运动轨迹捕捉系统及方法，藉由对一区域拍摄得到一张背景图像，再将对这个区域进行拍摄得到的后续图像与这张背景图像进行对比，去背景化以识别图像中的目标物体，捕捉到物体运动的轨迹，因其用来对比的图像是静态的背景图像，减少了需要处理的数据量，降低了复杂度，提高了处理速度和精度。
对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种物体运动轨迹捕捉方法，其特征在于：所述方法包括：
将摄像头的拍摄视角设定为一预设拍摄视角；
摄像头以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像；
摄像头每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像，将拍摄到的图像与背景图像进行对比，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体；及
连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。
2.如权利要求1所述的物体运动轨迹捕捉方法，其特征在于：所述方法还包括：
若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过所述预定阀值，则将寄存器的标识位的值设置为1，否则，将寄存器的标识位的值设置为0。
3.如权利要求2所述的物体运动轨迹捕捉方法，其特征在于：所述方法还包括：
监视寄存器的标识位的值是否发生变化；
若寄存器的标识位的值从0变为1，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的起始位置；
若寄存器的标识位的值从1变为0，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的结束位置。
4.如权利要求1所述的物体运动轨迹捕捉方法，其特征在于：所述方法还包括：
对物体的种类进行识别；及
根据物体的种类及物体的运动轨迹，触发执行预设的动作。
5.如权利要求1所述的物体运动轨迹捕捉方法，其特征在于：所述方法还包括：
设定背景图像与拍摄到的图像的感兴趣区域；
将拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域进行对比，若拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域之间的差异超过所述预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。
6.一种物体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述系统包括：
拍摄视角设定模块，用于将摄像头的拍摄视角设定为一预设拍摄视角；
背景建立模块，用于控制摄像头以所述预设拍摄视角对一区域拍摄一张背景图像；
图像拍摄模块，用于控制摄像头每隔一预设时间以所述预设拍摄视角对所述区域拍摄一张图像；
图像处理模块，用于将拍摄到的图像与背景图像进行对比，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过一预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体；及
运动轨迹合成模块，用于连续记录拍摄到的图像中的物体的位置，合成出物体的运动轨迹。
7.如权利要求6所述的物体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述图像处理模块还用于，若拍摄到的图像与背景图像之间的差异超过所述预定阀值，将寄存器的标识位的值设置为1，否则，将寄存器的标识位的值设置为0。
8.如权利要求7所述的物体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述运动轨迹合成模块还用于监视寄存器的标识位的值是否发生变化，若寄存器的标识位的值从0变为1，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的起始位置，若寄存器的标识位的值从1变为0，则将此时物体所处的位置记录为所述运动轨迹的结束位置。
9.如权利要求6所述的物体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述系统还包括：
物体识别模块，用于对物体的种类进行识别；及
动作触发模块，用于根据物体的种类及物体的运动轨迹，触发执行预设的动作。
10.如权利要求6所述的物体运动轨迹捕捉系统，其特征在于：所述系统还包括感兴趣区域设定模块，用于设定背景图像与拍摄到的图像的感兴趣区域，所述图像处理模块用于将拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域进行对比，若拍摄到的图像的感兴趣区域与背景图像的感兴趣区域之间的差异超过所述预定阀值，则去除拍摄到的图像中与背景图像相同的部分，识别出拍摄到的图像中的物体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150701 |