CN1946192A - 一种运动检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动检测方法及系统，用以解决现有技术无法识别光照条件变化、自动曝光、自动增益等引起大面积图像亮度变化而造成误检的问题，以及无法检测到单一颜色的运动物体内部区域的变化而造成漏检等问题；该方法包括：将输入图像和参考图像分成多个子块，获取每个子块的区域颜色信息；比较所述输入图像的区域颜色信息与所述参考图像的区域颜色信息，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息；判断所述差异信息是否在允许的范围内，并在所述差异信息不在所述允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像。本发明同时公开一种图像处理装置和运动检测系统。

Description

一种运动检测方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机及通信技术领域，尤其涉及一种运动检测方法及系统。

背景技术

近年来，视频监控作为安全领域的一项重要技术，获得了飞速发展。目前，视频监控除了提供传统的自动录像和事后查看功能外，还提供一些智能化的功能，如在监控区域内检测图像中是否有运动发生，并在有运动发生时进行报警提醒。

现有技术中一般采用基于像素灰度差的方法进行运动检测，该方法为：将输入图像和参考图像的对应像素做灰度差值，并将得到的差值与设定的阈值进行比较，统计差值大于阈值的像素数目，以此来判断监控区域内的图像是否有显著变化发生。

但是，上述基于像素灰度差的运动检测方法，无论其利用区域分块，还是利用不同区域设定不同灵敏度等各种不同的方法进行检测，也无法克服该运动检测方法本身对噪声敏感的缺陷，例如，采用该检测方法会在由于光照条件的变化、墙上晃动的阴影、树叶的随风摆动等引起大面积像素灰度变化时造成误检。另外，由于传统的监控摄像头常常会自动调节曝光时间和自动增益，从而造成亮度的突然改变，此时采用该检测方法也会造成误检。当监控区域内有单一颜色的物体运动时，如穿单色衣服的人，即使物体发生明显位移，也会由于物体内部不同区域的像素灰度相近而导致像素差值小于阈值，造成物体内部的大片区域被判定为没有发生变化，从而造成漏检。

发明内容

本发明提供一种运动检测方法及系统，用以解决现有技术无法识别光照条件变化、自动曝光、自动增益等引起大面积图像亮度变化而造成误检的问题，以及无法检测到单一颜色的运动物体内部区域的变化而造成漏检等问题。

本发明提供以下技术方案：

一种运动检测方法，该方法包括步骤：

将输入图像和参考图像分成多个子块，获取每个子块的区域颜色信息；

比较所述输入图像的区域颜色信息与所述参考图像的区域颜色信息，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息；

判断所述差异信息是否在允许的范围内，并在所述差异信息不在所述允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像。

根据上述方法：

所述区域颜色信息采用区域图像的三种色彩分量的一阶颜色矩或二阶颜色矩组成的六维矢量的形式表征。

所述差异信息以所述输入图像的区域颜色信息矢量与所述参考图像的区域颜色信息矢量的差值矢量的范数的形式表征。

所述差值矢量的范数为1-范数或2-范数。

根据所述差异信息进行判断时包括步骤：

将所述差异信息与预先设定的阈值相比较，得到所述输入图像相对于所述参考图像的变化子块数；

将所述变化子块数与预先设定的阈值相比较，并根据比较结果进行判断。

根据所述差异信息进行判断时，先获取所有子块的差异信息的总和，将该差异信息的总和与预先设定的阈值相比较，根据比较结果进行判断。

根据所述差异信息进行判断时，还参考所述输入图像与所述参考图像的全图颜色信息差。

以所述输入图像替代所述参考图像时，以所述输入图像的区域颜色信息和全图颜色信息替代所述参考图像的区域颜色信息和全图颜色信息。

一种图像处理装置，包括：

用于接收参考图像和输入图像的单元；

用于将所述参考图像和所述输入图像分成多个子块的单元；

用于获取所述参考图像和所述输入图像中每个子块的区域颜色信息的单元；

用于发送所述区域颜色信息的单元。

一种图像处理装置，包括：

用于接收参考图像与输入图像的差异信息的单元；

用于将所述差异信息与预先设定的阈值进行比较，得到变化子块数的单元；

用于获取所有子块的差异信息的总和的单元；

用于获取所述输入图像与所述参考图像的全图颜色信息差的单元；

用于将所述变化子块数、差异信息的总和、全图颜色信息差分别与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内的单元；

用于输出判断结果的单元。

一种运动检测系统，包括：

第一图像处理装置，用于将参考图像和输入图像分成多个子块，并获取每个子块的区域颜色信息；

获取装置，用于将所述输入图像的区域颜色信息与所述参考图像的区域颜色信息进行比较，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息；

第二图像处理装置，用于判断所述差异信息是否在允许的范围内；

更新装置，用于所述差异信息不在所述允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像。

其中，所述第一图像处理装置包括：

用于接收参考图像和输入图像的单元；

用于将所述参考图像和所述输入图像分成多个子块的单元；

用于获取所述参考图像和所述输入图像中每个子块的区域颜色信息的单元；

用于发送所述区域颜色信息的单元。

所述第二图像处理装置包括：

用于接收参考图像与输入图像的差异信息的单元；

用于将所述差异信息与预先设定的阈值进行比较，得到变化子块数的单元；

用于获取所有子块的差异信息的总和的单元；

用于获取所述输入图像与所述参考图像的全图颜色信息差的单元；

用于将所述变化子块数、差异信息的总和、全图颜色信息差分别与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内的单元；

用于输出判断结果的单元。

本发明有益效果如下：

1、本发明通过提取输入图像的区域颜色信息来判断运动是否发生，具有较高的灵敏度，能检测出单一颜色的运动物体内部区域的变化。

2、本发明在判断运动是否发生时，以输入图像相对于参考图像的变化是否在允许的范围内为判断依据，结合了图像的区域颜色信息和全图颜色信息，使得系统在保持较高灵敏度的同时，具有良好的抗干扰能力，排除了光照条件变化、自动曝光、自动增益等引起的大面积图像亮度变化带来的干扰。

3、在进行参考图像的更新时，只有当输入图像相对于参考图像发生了显著变化，才以输入图像替代参考图像，这样处理保证了系统能检测到逐渐积累的缓慢运动。

附图说明

图1为本发明实施例中运动检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一图像处理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中第二图像处理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中第二图像处理装置判断输入图像相对于参考图像的变化是否在允许的范围内的流程图；

图5为本发明实施例中进行运动检测的流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术无法识别光照条件变化、自动曝光、自动增益等引起大面积图像亮度变化而造成误检的问题，以及无法检测到单一颜色的运动物体内部区域的变化而造成漏检等问题，本发明通过比较输入图像的区域颜色信息与参考图像的区域颜色信息来判断所述输入图像相对于参考图像的变化是否在允许的范围内。

下面结合说明书附图对本发明方法进行详细说明。

参阅图1所示，本实施例中的运动检测系统包括：第一图像处理装置100、获取装置101、第二图像处理装置102、更新装置103；所述第一图像处理装置100，用于将参考图像和输入图像分块，并获取每个子块的区域颜色信息；所述获取装置101，用于将所述输入图像的区域颜色信息与所述参考图像的区域颜色信息进行比较，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息；所述第二图像处理装置102，用于根据所述差异信息判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内，并输出判断结果；所述更新装置103，用于在所述输入图像相对于所述参考图像的变化不在允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像，在所述输入图像相对于所述参考图像的变化在允许的范围内时，保持所述参考图像不变。

在系统初始化时选择输入视频中的某一帧图像作为参考图像，由所述第一图像处理装置100将该参考图像划分为M×N个子块，并获取每个子块的区域颜色信息；后续将输入视频中的每一帧图像作为输入图像进行处理，也先由所述第一图像处理装置100将其划分为M×N个子块，并获取每个子块的区域颜色信息。

较佳的，参阅图2所示，所述第一图像处理装置100包括：接收单元200、划分单元201、获取单元202、发送单元203；所述接收单元200，用于接收参考图像和输入图像；所述划分单元201，用于将所述参考图像和所述输入图像划分为M×N个子块；所述获取单元202，用于通过计算得出所述参考图像和所述输入图像M×N个子块中每个子块的区域颜色信息；所述发送单元203，用于将所述区域颜色信息发送给所述获取装置101进行后续处理。

所述区域颜色信息可以采用区域图像的三种色彩分量的一阶颜色矩(色彩均值)的形式来表征，也可以采用区域图像的三种色彩分量的二阶颜色矩组成的六维矢量(色彩方差)的形式来表征。

进一步的，所述获取装置101在接收到所述参考图像和所述输入图像的每个子块的区域颜色信息后，将两者进行比较，得到所述参考图像与所述输入图像的差异信息，并将该差异信息发送给所述第二图像处理装置102处理。这里，所述差异信息以所述输入图像的区域颜色信息矢量与所述参考图像的区域颜色信息矢量的差值矢量的范数的形式表征，并且，所述差值矢量的范数为1-范数或2-范数。

进一步的，所述第二图像处理装置102在接收到所述差异信息后，根据该差异信息判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内，并输出判断结果。

所述第二图像处理装置102根据所述差异信息进行判断的方式可以有多种。较佳的，参阅图3所示，所述第二图像处理装置102包括：接收单元300、第一获取单元301、第二获取单元302、第三获取单元303、判断单元304、输出单元305。

所述接收单元300，用于接收所述参考图像与输入图像的差异信息；所述第一获取单元301、用于将所述差异信息与预先设定的阈值进行比较，得到差异信息大于阈值的子块的数目，即变化子块数；所述第二获取单元302，用于通过计算获取所有子块的差异信息的总和；所述第三获取单元303，用于获取所述输入图像的全图颜色信息与所述参考图像的全图颜色信息，并将两者进行比较，得到全图颜色信息差；所述判断单元304，用于将所述变化子块数、差异信息的总和、全图颜色信息差分别与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内；所述输出单元305，用于输出判断结果。

参阅图4所示，所述第二图像处理装置102判断输入图像相对于参考图像的变化是否在允许的范围内的处理流程如下：

步骤400、接收所述输入图像相对于所述参考图像的所有子块的差异信息。

步骤401、将所述所有子块的差异信息分别与预先设定的阈值相比较，得到差异信息大于阈值的子块的数目，即变化子块数。

步骤402、获取所述所有子块的差异信息的总和。

步骤403、获取所述输入图像的全图颜色信息与所述参考图像的全图颜色信息，并将两者进行比较，得到全图颜色信息差。

步骤404、将所述变化子块数、差异信息的总和、全图颜色信息差分别与预先设定的阈值相比较，根据比较结果判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内。

步骤405、输出判断结果。

由于所述区域颜色信息对区域颜色的构成很敏感，只要区域颜色的分布发生微小变化就会反映到所述区域颜色信息上，因此，图4所示流程中，对所述变化子块数、差异信息的总和进行判断，这样处理克服了传统的基于像素灰度差的运动检测方法对单一颜色物体的运动不敏感的缺陷，大大提高了系统的灵敏度。

图4所示流程中，所述第二图像处理装置102进行判断时，不仅根据所述区域颜色信息进行判断，还根据所述全图颜色信息进行判断，这样对于某个区域发生的周期性变化，如固定位置的电扇转动等引起的变化则可以忽略，不被判断为发生显著变化，对于光照或者摄像头自动增益等引起的整体亮度变化也可以忽略。

进一步的，所述更新装置103根据所述第二图像处理装置102的判断结果对参考图像进行更新。若判断结果为所述输入图像相对于所述参考图像的变化不在允许的范围内时，则以所述输入图像替代所述参考图像；若判断结果为所述输入图像相对于所述参考图像的变化在允许的范围内，则保持所述参考图像不变，所述不在允许的范围内是指所述输入图像相对于所述参考图像发生显著变化。

传统基于像素灰度差的方法采用每帧均以输入图像替代参考图像的方式进行参考图像的更新，这样处理将导致无法捕捉到物体在相邻帧间所作的缓慢运动，而本实施例中以输入图像相对于参考图像的发生是否在允许的范围内为依据进行参考图像的更新，在输入图像与参考图像之间没有检测到显著的运动发生时，不更新参考图像，这样处理将缓慢的变化累积，当发生了明显的变化时，系统就能够捕捉到这种变化。

一般的，参阅图5所示，以图1所示的系统结构为例，本实施例中进行运动检测的处理流程如下：

步骤500、选择输入视频中的某一帧图像作为参考图像，由第一图像处理装置将该参考图像分块，并获取其每个子块的区域颜色信息。

步骤501、将所述输入视频中的后一帧图像作为输入图像，由所述第一图像处理装置将该输入图像分块，并获取其每个子块的区域颜色信息。

步骤502、由获取装置将所述输入图像的所有子块的区域颜色信息与所述参考图像对应的区域颜色信息进行比较，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息。

步骤503、由第二图像处理装置根据所述差异信息判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内，并输出判断结果。

步骤504、更新装置在所述输入图像相对于所述参考图像的变化不在允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像；在所述输入图像相对于所述参考图像的变化在允许的范围内时，保持所述参考图像不变。

在步骤503中，所述第二图像处理装置在进行判断时的处理流程参阅图4所示。

在步骤504中，可以用所述输入图像已被获取到的区域颜色信息和全图颜色信息替代所述参考图像的区域颜色信息和全图颜色信息，这样后续在使用时不必再次获取所述区域颜色信息和全图颜色信息，有利于节省处理步骤和系统资源。在进行后续每帧图像的运动检测时，只需重复步骤501至504的处理。

从上述实施例可知，本发明通过提取输入图像的区域颜色信息来判断运动是否发生，具有较高的灵敏度，能检测出单一颜色的运动物体内部区域的变化；进一步的，本发明在判断运动是否发生时，以输入图像相对于参考图像的变化是否在允许的范围内为判断依据，结合了图像的区域颜色信息和全图颜色信息，使得系统在保持较高灵敏度的同时，具有良好的抗干扰能力，排除了光照条件变化、自动曝光、自动增益等引起的大面积图像亮度变化带来的干扰；更进一步的，在进行参考图像的更新时，只有当输入图像相对于参考图像发生了显著变化，才以输入图像替代参考图像，这样处理保证了系统能检测到逐渐积累的缓慢运动。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1、一种运动检测方法，其特征在于，该方法包括步骤：

将输入图像和参考图像分成多个子块，获取每个子块的区域颜色信息；

比较所述输入图像的区域颜色信息与所述参考图像的区域颜色信息，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息；

判断所述差异信息是否在允许的范围内，并在所述差异信息不在所述允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域颜色信息采用区域图像的三种色彩分量的一阶颜色矩或二阶颜色矩组成的六维矢量的形式表征。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述差异信息以所述输入图像的区域颜色信息矢量与所述参考图像的区域颜色信息矢量的差值矢量的范数的形式表征。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述差值矢量的范数为1-范数或2-范数。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述差异信息进行判断时包括步骤：

将所述差异信息与预先设定的阈值相比较，得到所述输入图像相对于所述参考图像的变化子块数；

将所述变化子块数与预先设定的阈值相比较，并根据比较结果进行判断。

6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述差异信息进行判断时，先获取所有子块的差异信息的总和，将该差异信息的总和与预先设定的阈值相比较，根据比较结果进行判断。

7、如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，根据所述差异信息进行判断时，还参考所述输入图像与所述参考图像的全图颜色信息差。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，以所述输入图像替代所述参考图像时，以所述输入图像的区域颜色信息和全图颜色信息替代所述参考图像的区域颜色信息和全图颜色信息。

9、一种图像处理装置，其特征在于，包括：

用于接收参考图像和输入图像的单元；

用于将所述参考图像和所述输入图像分成多个子块的单元；

用于获取所述参考图像和所述输入图像中每个子块的区域颜色信息的单元；

用于发送所述区域颜色信息的单元。

10、一种图像处理装置，其特征在于，包括：

用于接收参考图像与输入图像的差异信息的单元；

用于将所述差异信息与预先设定的阈值进行比较，得到变化子块数的单元；

用于获取所有子块的差异信息的总和的单元；

用于获取所述输入图像与所述参考图像的全图颜色信息差的单元；

用于将所述变化子块数、差异信息的总和、全图颜色信息差分别与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内的单元；

用于输出判断结果的单元。

11、一种运动检测系统，其特征在于，包括：

第一图像处理装置，用于将参考图像和输入图像分成多个子块，并获取每个子块的区域颜色信息；

获取装置，用于将所述输入图像的区域颜色信息与所述参考图像的区域颜色信息进行比较，获得所述输入图像与所述参考图像的差异信息；

第二图像处理装置，用于判断所述差异信息是否在允许的范围内；

更新装置，用于所述差异信息不在所述允许的范围内时，以所述输入图像替代所述参考图像。

12、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一图像处理装置包括：

用于接收参考图像和输入图像的单元；

用于将所述参考图像和所述输入图像分成多个子块的单元；

用于获取所述参考图像和所述输入图像中每个子块的区域颜色信息的单元；

用于发送所述区域颜色信息的单元。

13、如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二图像处理装置包括：

用于接收参考图像与输入图像的差异信息的单元；

用于将所述差异信息与预先设定的阈值进行比较，得到变化子块数的单元；

用于获取所有子块的差异信息的总和的单元；

用于获取所述输入图像与所述参考图像的全图颜色信息差的单元；

用于将所述变化子块数、差异信息的总和、全图颜色信息差分别与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果判断所述输入图像相对于所述参考图像的变化是否在允许的范围内的单元；

用于输出判断结果的单元。

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