TWI489415B - 視訊處理方法及系統 - Google Patents

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Description

視訊處理方法及系統
本揭露關於一種視訊處理方法及系統，特別是一種適於迴轉式視訊擷取裝置的視訊處理方法及系統。
隨著科技的進步，現今的保全監視已使用視訊物件偵測技術。在視訊物件偵測技術中，常見的方式有兩種，其一為針對預先定義好的特定物件目標進行偵測，另一為利用目前影像與背景影像進行相減以取得前景資訊。
對於影像相減的視訊物件偵測來說，需要先收集大量的背景影像，再以統計的方式以分析出穩定且有效的背景影像。之後，再持續利用目前影像對背景資訊進行更新的動作，使背景資訊可以隨時間變化自動的調整更新內容。
然而，對於迴轉式的監視器來說，如迴轉(Pan-Tilt)監視器或迴轉縮放(Pan-Tilt-Zoom)監視器，會因為使用者或是系統進行自動巡視不同視角點而改變輸入影像的視野，而造成背景影像變化過大。當背景影像變化過大的情況持續發生時，會造成目前巡邏點的視野尚未學習收斂至穩定，即切換到下個視野，使得物件偵測結果趨近無效，或是持續輸出錯誤的結果。
本發明提出一種視訊處理方法及系統，藉以避免因為監視角度的改變而無法偵測前景物件。
本發明提供一種視訊處理方法，適於迴轉式視訊擷取裝置。此視訊處理方法包括下列步驟。接收至少一視框，至少一視框對應至少一視野資訊。取得至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標。依據至少一視野資訊對第一座標進行座標轉換，取得多個第二座標。依據第二座標對應於全景背景中取得多個第二像素。比對第一像素及第二像素，以判斷第一像素為前景或背景，並取得多個比對結果。輸出比對結果。
本發明提供一種視訊處理系統，包括儲存裝置及迴轉式視訊擷取裝置。儲存裝置用以儲存全景背景及至少一視野資訊。迴轉式視訊擷取裝置耦接儲存裝置，且迴轉式視訊擷取裝置包括至少一視訊擷取單元及處理單元。視訊擷取單元用以擷取至少一視框，至少一視框對應至少一視野資訊。處理單元接收至少一視框及至少一視野資訊，取得至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標。處理單元依據至少一視野資訊對第一座標進行座標轉換，以取得多個第二座標。處理單元依據第二座標對應於全景背景中取得多個第二像素，並比對第一像素及第二像素，以判斷第一像素為前景或背景，且取得多個比對結果，再輸出比對結果。
本發明再提供一種視訊處理方法，適於迴轉式視訊擷取裝置。此視訊處理方法包括下列步驟。接收至少一視框，至少一視框對應至少一視野資訊。取得至少一對應背景，至少一對應背景對應至少一視野資訊。比對至少一視框及至少一對應背景，進行前景物偵測及背景更新學習。
本發明再提供一種視訊處理系統，包括儲存裝置及迴轉式視訊擷取裝置。儲存裝置用以儲存至少一對應背景及至少一視野資訊，至少一視野資訊對應至少一對應背景。迴轉式視訊擷取裝置耦接儲存裝置，且此迴轉式視訊擷取裝置包括至少一視訊擷取單元及處理單元。視訊擷取單元用以擷取至少一視框，至少一視框對應至少一視野資訊。處理單元接收至少一視框及至少一視野資訊，並依據至少一視野資訊，從儲存裝置取得至少一對應背景，且比對至少一視框及至少一對應背景，以進行前景物偵測及背景更新學習。
本發明實施例所揭露的視訊處理方法及系統，藉由接收對應至少一視野資訊的至少一視框，並取得至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標，且對第一座標進行座標轉換以取得多個第二座標。接著，依據第二座標對應於全景背景中取得多個第二像素，再比對第一像素及第二像素，以判斷第一像素為前景或背景，再取得並輸出多個比對結果，進而進行前景偵測及背景更新學習。如此一來，可有效避免因為監視角度的改變而無法偵測前景物件。
另外，本發明揭露一種較簡單不用做座標轉換之視訊處理方法及系統，藉由取得對應至少一視野資訊的至少一對應背景，再比對至少一視框及至少一對應背景，以進行前景物偵測及背景更新學習。此方法可利用較多之記憶體空間來有效避免因為監視角度的改變而無法偵測前景物件。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
100‧‧‧視訊處理系統
110‧‧‧迴轉式視訊擷取裝置
111‧‧‧視訊擷取單元
112‧‧‧處理單元
113‧‧‧轉動單元
120‧‧‧儲存裝置
310‧‧‧視框
311‧‧‧第一座標點
312‧‧‧前景物
400‧‧‧全景背景的部分區域
410‧‧‧視框
411‧‧‧第二座標點
412‧‧‧前景物
610‧‧‧第一視框
620‧‧‧第二視框
630‧‧‧全景背景
631‧‧‧對應背景
640‧‧‧第三視框
650‧‧‧前景
第1圖為根據本發明一實施例之視訊處理系統的方塊圖。
第2圖為根據本發明一實施例之視訊處理方法的流程圖。
第3圖為根據本發明一實施例之尚未進行座標轉換之視框的範例圖。
第4圖為根據本發明一實施例之經座標轉換後之視框在全景背景部分區域的範例圖。
第5圖為根據本發明再一實施例之視訊處理方法的流程圖。
第6圖為根據本發明再一實施例之視訊處理方法的流程範例圖。
第7圖為根據本發明另一實施例之視訊處理方法的流程圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參考『第1圖』，其為根據本發明一實施例之視訊處理系統的方塊圖。視訊處理系統100包括儲存裝置120及迴轉式視訊擷取裝置110。儲存裝置120用以儲存迴轉式視訊擷取裝置110所產生的相關資料或訊息，且儲存裝置120例如為外接式硬碟、非揮發性記憶體或記憶卡等儲存設備。
在本實施例中，迴轉式視訊擷取裝置110例如以有線或無線的方式耦接儲存裝置120。也就是說，迴轉式視訊擷取裝置110與儲存裝置120是以分離的方式設置，如「第1圖」所繪示，但本發明不限於此。在另一實施例中，儲存裝置120還可以例如內建的方式配置於迴轉式視訊擷取裝置110內，或是迴轉式視訊擷取裝置110配置有一卡槽，而儲存裝置120可插設於卡槽內。迴轉式視訊擷取裝置110例如為迴轉式網路攝影機(Pan-Tilt network camera)、迴轉縮放式網路攝影機(Pan-Tilt-Zoom network camera)、快速球型網路攝影機(Speed dome network camera)或是任何可迴轉之網路攝影機或閉路電 視攝影機(Closed Circuit Television(CCTV)camera)。
迴轉式視訊擷取裝置110包括視訊擷取單元111、處理單元112及轉動單元113。視訊擷取單元111例如為感光元件及鏡頭模組，用以對被拍攝物進行影像擷取，並可進行縮小放大。處理單元112例如為中央處理器，用以對視訊擷取單元111所擷取的影像資訊進行計算。轉動單元113例如為齒輪或馬達，且受控於處理單元112的控制，來移動視訊擷取單元111的角度，以進行不同視野之影像擷取的操作。在本實施例中，視訊擷取單元111僅繪示出一個，但本發明不限於此，視訊擷取單元111的數量亦可由使用者視其需求而自行調整為2個或2個以上。
以上簡略說明了視訊處理系統100的內部元件及其耦接關係，以下將搭配視訊處理方法的流程圖來對視訊處理系統100的操作進行進一步的說明。請參考『第2圖』，其為根據本發明一實施例之視訊處理方法的流程圖。首先，視訊擷取單元111會先進行影像的拍攝，以擷取出至少一視框，並將此至少一視框輸出。接著，處理單元112接收至少一視框，且此至少一視框對應至少一視野資訊(步驟S201)。其中，前述視框例如可對應處理單元112控制轉動單元113帶動視訊擷取單元111轉動的拍攝角度。並且，前述視野資訊例如包括視訊擷取單元111之水平位移、垂直位移或縮小放大的相關資訊，且可將視野資訊儲存在儲存裝置120。
之後，處理單元112取得至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標(步驟S202)。其中，這些第一像素例如為前述視框中的所有像素，且這些第一座標例如為視框中所有像素的座標。
接著，處理單元112依據至少一視野資訊對第一座標進行座標轉換，取得多個第二座標(步驟S203)。在一實施例中，處理單元112例如可進一步依據視野資訊所包括水平位移、垂直位移及縮小放大的相關資訊進行座標轉換。在另一實施例中，處理單元112例如可進一步依據視野資訊所包括的水平位移及垂直位移的相關資訊進行座標轉換。並且，前述座標轉換例如為將影像座標轉換至全景座標系，亦即前述經由轉換第一座標而產生的第二座標可對應全景座標系。
之後，處理單元112依據第二座標對應於全景背景中取得多個第二像素(步驟S204)。接著，處理單元112比對第一像素及第二像素，以判斷第一像素為前景或背景，取得多個比對結果(步驟S205)。也就是說，處理單元112例如進行逐一比對，亦即逐一比對具有相同座標的第一像素及第二像素，以判斷出第一像素為前景或背景。
進一步來說，處理單元112例如可以像素基礎(pixel base)或區域基礎(region base)的方式進行比對。對於像素基礎或區域基礎的方式進行比對來說，處理單元112可以 透過估算移動向量(motion vector)找出異常的向量，再進一步找出屬於前景的像素或像素區塊。舉例來說，以像素基礎為例，處理單元112可以高斯模型(Gaussian model)找出像素中變化的程度，以決定出第一像素為前景或是背景。以區域基礎為例，處理單元112可以一塊固定的區域，取出此固定的區域中的影像特徵，再將影像特徵與對應於全景影像中的區塊相比，以決定出第一像素為前景或是背景。
接著，處理單元112輸出比對結果(步驟S206)。進一步來說，在輸出比對結果後，處理單元112還可進一步將判斷為前景之第一像素之資訊組合成一前景資訊，亦即完整的前景資訊。另外，處理單元112亦可利用所取得的第一像素，對全景背景進行背景學習更新。
為了使所屬領域具有通常知識者更能了解本發明如何進行視訊處理的操作，以下將搭配一些實施範例來進行說明。請參考『第3圖』及『第4圖』，其分別為本發明一實施例之尚未進行座標轉換之視框的範例圖及經座標轉換後之視框在全景背景部分區域的範例圖。在『第3圖』中，標號310表示尚未進行座標轉換的視框，標號311表示第一座標的座標點，標號312表示未經座標轉換的前景物。
在『第4圖』中，標號400表示全景背景的部分區域，標號410表示已進行座標轉換的視框，標號411表示第二座標的座標點，標號412表示已進行座標轉換的前景物。
首先，視訊擷取單元111擷取視框310，此視框310會對應視野資訊，其中視野資訊的水平位移例如為60度，而視野資訊的垂直位移例如為30度。接著，處理單元112接收視框310後，例如會取得視框310的第一像素對應的第一座標點311之座標。
之後，處理單元112會依據視野資訊，對第一座標點311之座標進行一座標轉換，以取得在全景座標系中之第二座標點411之座標。其中，第二座標點411的位置亦對應第一座標點311。由影像座標系轉換至全景座標系之座標轉換為本領域之習知技術，不在此詳述。
之後，處理單元112會依據第二座標點411取得第二像素。接著，處理單元112會比對第一像素與第二像素，以判斷第一像素為前景或背景，以取得比對結果。
請參考『第5圖』及『第6圖』，其為根據本發明另一實施例之視訊處理方法的流程圖。首先，視訊擷取單元111會先進行影像的拍攝，以擷取出至少一第一視框610，並將此至少一第一視框610輸出。接著，處理單元112接收至少一第一視框610，且此至少一第一視框610對應至少一視野資訊(步驟S501)。其中，前述至少一第一視框610例如可對應處理單元112控制轉動單元113帶動視訊擷取單元111轉動的拍攝角度。並且，前述視野資訊例如包括視訊擷取單元111之水平位移、垂直位移或縮小放大的相關資訊，且可儲存在 儲存裝置120。
之後，處理單元112對至少一第一視框610進行座標轉換，取得至少一第二視框620(步驟S502)。之後，處理單元112取得至少一對應背景631，至少一對應背景631對應至少一視野資訊(步驟S503)。其中，前述至少一對應背景631為一全景背景630的局部區域，且儲存在例如儲存裝置120。接著，處理單元112比對至少一第二視框620及至少一對應背景631，取得至少一第三視框640(步驟S504)。接著，處理單元112對至少一第三視框640進行前述座標轉換的逆轉換，取得至少一前景650(步驟S505)。接著，處理單元112輸出至少一前景650(步驟S506)。處理單元112比對視框及對應背景的方式可參考前述實施例的說明，故在此不再贅述。另外，處理單元112更可以此至少一第二視框620更新儲存裝置120中的全景背景630中之相對應背景區域631。
前述實施例均需要經過座標轉換的運算，為節省運算時間或是在運算能力較不足的裝置也能實施，請參考『第7圖』，其為根據本發明另一實施例之視訊處理方法的流程圖。首先，視訊擷取單元111會先進行影像的拍攝，以擷取出至少一視框，並將此至少一視框輸出。接著，處理單元112接收至少一視框，且此至少一視框對應至少一視野資訊(步驟S701)。其中，前述視框例如可對應處理單元112控制轉動單元113帶動視訊擷取單元111轉動的拍攝角度。並且，前述視 野資訊例如包括視訊擷取單元111之水平位移、垂直位移或縮小放大的相關資訊。
之後，處理單元112取得至少一對應背景，至少一對應背景對應前述至少一視野資訊(步驟S702)。之後，處理單元112比對至少一視框及至少一對應背景，進行前景資訊偵測及背景更新學習(步驟S703)。處理單元112比對視框及對應背景的方式可參考前述實施例的說明，故在此不再贅述。
此實施例針對一個視野需要一些記憶體來儲存視野之視野資訊及對應背景，在記憶體空間較有限的裝置上，例如可以針對各巡邏點建立一組視野資訊及對應背景，依然可以在各巡邏點時進行前景物偵測及背景更新學習。
本發明實施例所揭露的視訊處理方法及系統，藉由接收對應至少一視野資訊的至少一視框，並取得至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標，且對第一座標進行座標轉換以取得多個第二座標。接著，依據第二座標對應於全景背景中取得多個第二像素，再比對第一像素及第二像素，以判斷第一像素為前景或背景，再取得並輸出多個比對結果，進而進行前景偵測及背景更新學習。如此一來，可有效避免因為監視角度的改變而無法偵測前景物件。
另外，本發明揭露一種較簡單不用做座標轉換之視訊處理方法及系統，藉由取得對應至少一視野資訊的至少一對應背景，再比對至少一視框及至少一對應背景，以進行 前景物偵測及背景更新學習。此方法可利用較多之記憶體空間來有效避免因為監視角度的改變而無法偵測前景物件。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

Claims (12)

  1. 一種視訊處理方法，適於一迴轉式視訊擷取裝置，該視訊處理方法包括：接收至少一視框，該至少一視框對應至少一視野資訊；取得該至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標；依據該至少一視野資訊對該些第一座標進行一座標轉換，取得多個第二座標；依據該些第二座標對應於一全景背景中取得多個第二像素；比對該些第一像素及該些第二像素，以判斷該些第一像素為前景或背景，取得多個比對結果；以及輸出該些比對結果；其中該座標轉換為將影像座標轉換至全景座標系。
  2. 如請求項1所述之視訊處理方法，其中該至少一視野資訊包括水平位移及垂直位移。
  3. 如請求項1所述之視訊處理方法更包含利用該些第一像素對該全景背景進行背景學習更新。
  4. 如請求項1所述之視訊處理方法更包含將判斷為前景之該些第一像素之資訊組合成一前景資訊。
  5. 一種視訊處理系統，包括：一儲存裝置，用以儲存一全景背景及至少一視野資訊；以及 一迴轉式視訊擷取裝置，耦接該儲存裝置，該迴轉式視訊擷取裝置包括：至少一視訊擷取單元，用以擷取至少一視框，該至少一視框對應該至少一視野資訊；以及一處理單元，接收該至少一視框及該至少一視野資訊，以取得該至少一視框的多個第一像素對應的多個第一座標，並依據該至少一視野資訊對該些第一座標進行一座標轉換，以取得多個第二座標，而該處理單元依據該些第二座標對應於一全景背景中取得多個第二像素，並比對該些第一像素及該些第二像素，以判斷該些第一像素為前景或背景，且取得多個比對結果，再輸出該些比對結果；其中該座標轉換為將影像座標轉換至全景座標系。
  6. 如請求項5所述之視訊處理系統，其中該至少一視野資訊包含水平位移及垂直位移。
  7. 如請求項5所述之視訊處理系統，其中該處理單元更包含利用該些第一像素對該全景背景進行背景學習更新。
  8. 如請求項5所述之視訊處理系統，其中該處理單元更包含將判斷為前景之該些第一像素之資訊組合成一前景資訊。
  9. 一種視訊處理方法，適於一迴轉式視訊擷取裝置，該視訊處理方法包括：接收至少一視框，該至少一視框對應至少一視野資訊； 取得至少一對應背景，該至少一對應背景對應該至少一視野資訊；以及比對該至少一視框及該至少一對應背景，進行前景資訊偵測及背景更新學習。
  10. 如請求項9所述之視訊處理方法，其中該至少一視野資訊包括水平位移及垂直位移。
  11. 一種視訊處理系統，包括：一儲存裝置，用以儲存至少一對應背景及至少一視野資訊，該至少一視野資訊對應該至少一對應背景；以及一迴轉式視訊擷取裝置，耦接該儲存裝置，該迴轉式視訊擷取裝置包括：至少一視訊擷取單元，用以擷取至少一視框，該至少一視框對應該至少一視野資訊；以及一處理單元，接收該至少一視框及該至少一視野資訊，並依據該至少一視野資訊，從該儲存裝置取得該至少一對應背景，且比對該至少一視框及該至少一對應背景，以進行前景資訊偵測及背景更新學習。
  12. 如請求項11所述之視訊處理方法，其中該至少一視野資訊包括水平位移及垂直位移。
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