专利名称：一种基于色彩不变参数的背景减除方法
技术领域：
本发 明涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种基于色彩不变参数的背景减除方法。
背景技术：
背景减除是计算机视觉领域的一个基础问题，是所有计算机视觉应用中图像处理部分首先要解决的问题。视频监控是计算机视觉的一个重要应用，其广泛应用于安防，工业控制，自动管理等领域。而背景减除技术优劣直接决定了视频监控实现的有效性与否。在目前的背景减除技术中，前景目标误判为背景环境的错判情况时常发生，造成这个错误的一个重要原因是使用的背景减除方法在前景目标和背景环境色彩相近的情况下不能有效的区分背景与前景目标，因此造成了将前景目标误判为背景或者将背景判断为前景目标的误判。目前主流的背景减除方法一般采用比较复杂的算法，因此，完成背景减除的操作往往比较耗费时间，且消耗较大的计算机内存，这个局限增大了视频监控嵌入式实现的难度，增加了视频监控的成本。同时这些背景减除方法对监控环境中有较快的运动目标能够实现较好的背景减除，但对运动目标缓慢的情况，如对室内老人的监控，往往会将前景目标局部运动缓慢的部分判断为背景。本发明的基于色彩不变参数的背景减除方法，解决了色彩相近造成的前景目标分割的孔洞问题或前景目标分割不完整。同时该方法占用内存小，耗费时间少，能够在嵌入式中实现，达到实时视频监控的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于色彩不变参数的背景减除方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，该方法包括如下步骤
(1)用视频监控摄像头采集监控环境的背景RGB图像和有前景运动目标的RGB图像；
(2)对步骤I中得到的图像，根据Kubelka-Munk理论对其的形成过程进行物理建模，在该模型空间中，定义具有色彩不变性特性的特征参数；
(3)将步骤I采集到的RGB图像进行线性变换得到高斯色彩空间中的光谱参数
Ε, Ελ、Ελλ ;
(4)将步骤3中得到的光谱参数在X轴方向用N-jet算子进行滤波，得到高斯色彩空间的空间参数￡;>., E；；x ;在7轴方向用N-jet算子进行滤波，得到高斯色彩空间的空
ΛΛ Λ A间参数Ελν, Ελλν ;所述￡、&、￡^、￡^ Ελχ、Ελλχ、Εγ、Ελν, ￡Λ;_3.构成完整
的高斯色彩空间参数；
(5)背景建模根据步骤3和步骤4获得的高斯色彩空间参数计算步骤I中获得的RGB
图像在高斯色彩空间中的具有色彩不变性特性的特征参数H、^Wx.;并对背景图像中每个像素Η、|%.、Wv参数分别进行单高斯分布建模；
(6)背景减除计算当前视频输入帧的每个像素的H、WX、WV参数，与背景模型比较，
根据预设的判断准则判定当前像素属于背景像素或者前景运动目标；
(7)步骤6中判断为背景像素的像素用来更新背景模型，更新背景模型中高斯分布的 均值和标准差；
(8)后处理对经过步骤1-7处理后的视频帧图像进行阈值化、形态学处理等后处理操作来获得准确的前景目标二值图像；
(9)输出每帧输入视频图像对应的只包含运动目标的二值图像。本发明的有益效果是本发明通过定义针对RGB图像的色彩不变参数作为区分背景像素和前景运动目标的主要依据，解决了在背景减除技术中因色彩相近造成的前景目标孔洞问题。同时本发明设计的方法运行高效，占用计算内存小，耗费时间少，适合嵌入式应用，且能够实现实时视频监控。
图I是本发明的方法流程 图2是H平面差值图像；
图3是咏；平面差值图像；
图4是Wr平面差值图像；
图5是差值融合图像；
图6是前景目标提取图像。
具体实施例方式下面结合附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。如图I所示，本发明基于色彩不变参数的背景减除方法包括如下步骤步骤I :用普通的视频监控摄像头，采集监控环境的背景RGB图像和有前景运动目标的RGB图像。本发明中采用的视频监控摄像头是价格适中的普通摄像头。摄像头采用PAL制式录制视频，每帧图像的分辨率为352*288。步骤2 :对步骤I)中得到的图像，根据Kubelka-Munk理论对其的形成过程进行物理建模，在该模型空间中，定义具有色彩不变性特性的特征参数。米用G. Wyszecki and ff. S. Stiles, Color Science: Concepts and Methods,Quantitative Data and Formulae, New York: Wiley, 1982 所述方法对彩色图像按如下公式进行物理建模
权利要求
1.一种基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，该方法包括如下步骤(1)用视频监控摄像头采集监控环境的背景RGB图像和有前景运动目标的RGB图像； (2)对步骤I中得到的图像，根据Kubelka-Munk理论对其的形成过程进行物理建模，在该模型空间中，定义具有色彩不变性特性的特征参数；(3)将步骤I采集到的RGB图像进行线性变换得到高斯色彩空间中的光谱参数
2.根据权利要求I所述基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，所述步骤2中，对彩色图像按如下公式进行物理建模 E(AfI) = e(A x) (I - Pf my Rcc(AJ) - e( , x)pf(x)；其中，f表示图像中的位置，A为光线的波长，e(k, x)表示光照的光谱，Pf (幻表示在'f位置的菲涅尔反射,/^认幻表示物质的放射率； 在上述物理模型中，特征参数H、M&、Wy具有色彩不变性特性，分别定义如下
3.根据权利要求I所述基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，所述步骤3中，从RGB色彩空间计算高斯色彩空间的光谱参数的线性变换公式
4.根据权利要求I所述基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，所述步骤5中，所述对背景图像中每个像素H、m、Wy参数分别进行单高斯分布建模具体如下取连续10帧背景图像作为背景参考帧用来背景建模；分别计算每帧RGB图像的每个像素的特征参数H、每帧RGB图像获得3个特征参数平面，分别为H平面、IVa.平面、1平面；然后再用单高斯分布建模每个特征平面的中每个像素在10帧背景参考帧的分布，公式如下
5.根据权利要求I所述基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，所述步骤6具体为首先根据步骤2-4计算当前视频输入帧特征参数H、W7a.、，获得3个特征平面H平面、1%.平面、Wv平面；将每个特征平面与背景模型按照下面的公式进行减除判；以》平面为例
6.根据权利要求I所述基于色彩不变参数的背景减除方法，其特征在于，所述步骤8具体包括如下子步骤 (8. I)对差值图像二值化
全文摘要
本发明公开了一种基于色彩不变参数的背景减除方法，该方法通过定义针对RGB图像的色彩不变参数作为区分背景像素和前景运动目标的主要依据，解决了在背景减除技术中因色彩相近造成的前景目标孔洞问题；同时本发明的方法运行高效，占用计算内存小，耗费时间少，适合嵌入式应用，且能够实现实时视频监控。
文档编号G06T7/40GK102663713SQ20121011077
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者冯蓉, 周泓, 程添, 陈益如 申请人:浙江大学