一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法及系统，属于前景目标检测技术领域。本发明专利技术方法，包括：获取视频流信息，选取视频流信息中初始帧图像的多个任意位置点的像素值作为样本库，选择初始帧图像任意位置邻域中等概率的对多个像素值，对样本库进行赋值，生成背景模型；选取视频流信息中的任意帧，对任意帧的任意像素点进行前景和背景分类；以预设概率将任意像素点的像素值更新到背景模型的样本库中；确定任意像素点为鬼影像素点，去除鬼影像素点对前景目标进行提取。本发明专利技术引入动力学模型与闪烁程度来评估像素点的动态程度，并以此自适应更新采样距离阈值、匹配阈值，提升前景提取精确率的同时降低漏检率。

A method and system of foreground target extraction using ghost removal

【技术实现步骤摘要】
一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法及系统
本专利技术涉及前景目标检测
，并且更具体地，涉及一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法及系统。
技术介绍
前景目标检测即将摄像机的视频序列自动分割成感兴趣的前景目标与背景，其结果是目标跟踪、计数、识别和分类等后续研究的基础。如何应对场景的多变性(如动态背景、阴影等)是该技术在现阶段面临的最大挑战。目前主流的前景目标检测方法包括帧差法、光流法和背景减除法。在实时性和准确性上的综合优势让背景减除法成为当下的研究热点，这类方法以建立精确率高、适应力强的背景模型为核心任务。常用的背景模型包括参数背景模型和非参数背景模型。混合高斯模型(GaussianMixtureModel，GMM)，是目前应用较多的参数背景模型方法，GMM利用多个高斯概率密度函数，通过每个像素的颜色强度对动态背景进行建模，但是该方法计算复杂度高，实时性较差，且难以消除由动态背景引起的虚假目标。非参数背景模型的代表为核密度估计(KernelDensityEstimation，KDE)、码本模型(CodeBook)和视觉背景提取(VisualBackgroundExtractor，ViBe)，与参数模型不同，KDE根据各个像素位置的历史像素值来估计其背景概率密度，然而对观测值先入先出的更新策略让该方法无法适应长周期事件。CodeBook将像素值聚类为码字并存储在本地字典中，并结合像素的时间信息对模型进行学习和更新，但仅依靠特定帧数的图像来训练的背景模型，难以适应光照变化和背景无规则运动等复杂情况。ViBe算法通过随机聚类邻域像素值来建立背景模型，先将当前帧像素与对应背景模型进行匹配，再利用全局固定阈值对像素点进行前景、背景分类，最后以一定更新率对背景模型进行随机替换。ViBe算法具有模型简单、计算量小、处理速度快及检测精度高等特点，但也存在一些不足：1)以固定值进行分类和更新的策略难以适应动态背景，如水流、枝叶晃动等；2)若用于初始化背景的单帧中存在前景目标，会在后续的检测中出现鬼影。混合高斯模型，计算复杂度高，实时性较差，且难以消除由动态背景引起的虚假目标，参数背景模型的代表为核密度估计(KernelDensityEstimation，KDE)、码本模型(CodeBook)和视觉背景提取(VisualBackgroundExtractor，ViBe)，对观测值先入先出的更新策略让该方法无法适应长周期事件，CodeBook仅依靠特定帧数的图像来训练的背景模型，难以适应光照变化和背景无规则运动等复杂情况。
技术实现思路
针对上述问题本专利技术提出了一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法，包括：获取视频流信息，选取视频流信息中初始帧图像的多个任意位置点的像素值作为样本库，选择初始帧图像任意位置邻域中等概率的对多个像素值，对样本库进行赋值，生成背景模型；选取视频流信息中的任意帧，对任意帧的任意像素点进行前景和背景分类；选择被分类为背景的任意帧的任意像素点，确定任意像素点的像素值，以预设概率对任意像素点的像素值随机替换背景模型中对应任意位置点的样本，同时以预设概率将任意像素点的像素值更新到背景模型的样本库中；获取被分类为前景的任意帧的任意像素点的像素值的像素点显著值，及更新后的背景模型样本库的多个任意位置点的像素值的显著值的像素点平均值，取像素点显著值与像素点平均值差值的绝对值，若绝对值超出预设阈值，确定任意像素点为鬼影像素点，去除鬼影像素点对前景目标进行提取。可选的，方法，还包括：对鬼影像素点进行重新分类，将鬼影像素点划分到背景，并将鬼影像素点的像素值对对背景模型中对应的任意位置点的像素值进行替换。可选的，预设概率为1/T，T为更新时间采样因子；所述更新时间采样因子根据背景动力学模型与闪烁程度值获取；所述更新时间采样因子在将鬼影像素点的像素值对对背景模型中对应的任意位置点的像素值进行替换后进行替换。可选的，对任意帧的任意像素点进行前/背景分类，具体为：定义以任意帧的任意像素点的像素值为中心和采样距离阈值为半径的二维颜色空间，若背景模型样本库中对应位置点的像素值落在二维颜色空间内的样本数小于预设匹配阈值，则任意像素点为背景，否则为前景。可选的，采样距离阈值和匹配阈值；根据每个像素的闪烁程度以及像素点距离二维颜色空间中心的最小距离进行更新。本专利技术还提出了一种使用去除鬼影对前景目标提取的系统，包括：采样模块，获取视频流信息，选取视频流信息中初始帧图像的多个任意位置点的像素值作为样本库，选择初始帧图像任意位置邻域中等概率的对多个像素值，对样本库进行赋值，生成背景模型；分类模块，选取视频流信息中的任意帧，对任意帧的任意像素点进行前景和背景分类；更新模块，选择被分类为背景的任意帧的任意像素点，确定任意像素点的像素值，以预设概率对任意像素点的像素值随机替换背景模型中对应任意位置点的样本，同时以预设概率将任意像素点的像素值更新到背景模型的样本库中；识别模块，获取被分类为前景的任意帧的任意像素点的像素值的像素点显著值，及更新后的背景模型样本库的多个任意位置点的像素值的显著值的像素点平均值，取像素点显著值与像素点平均值差值的绝对值，若绝对值超出预设阈值，确定任意像素点为鬼影像素点，去除鬼影像素点对前景目标进行提取。可选的，识别模块还用于：对鬼影像素点进行重新分类，将鬼影像素点划分到背景，并将鬼影像素点的像素值对对背景模型中对应的任意位置点的像素值进行替换。可选的，预设概率为1/T，T为更新时间采样因子；所述更新时间采样因子根据背景动力学模型与闪烁程度值获取；所述更新时间采样因子在将鬼影像素点的像素值对对背景模型中对应的任意位置点的像素值进行替换后进行替换。可选的，对任意帧的任意像素点进行前/背景分类，具体为：定义以任意帧的任意像素点的像素值为中心和采样距离阈值为半径的二维颜色空间，若背景模型样本库中对应位置点的像素值落在二维颜色空间内的样本数小于预设匹配阈值，则任意像素点为背景，否则为前景。可选的，采样距离阈值和匹配阈值；根据每个像素的闪烁程度以及像素点距离二维颜色空间中心的最小距离进行更新。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术引入动力学模型与闪烁程度来评估像素点的动态程度，并以此自适应更新采样距离阈值、匹配阈值，提升前景提取精确率的同时降低漏检率；本专利技术通过动态程度自适应更新各像素点时间子采样因子，提升背景模型在复杂场景下的准确性；本专利技术帧统计各像素位置的显著性值作为鬼影判断的依据，对识别为鬼影的像素点按匹配阈值更新背景模型，由此达到快速消除鬼影的目的。附图说明图1为本专利技术一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法流程图；图2为本专利技术一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法实施例流程图；图3为本专利技术一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法，所述方法包括：/n获取视频流信息，选取视频流信息中初始帧图像的多个任意位置点的像素值作为样本库，选择初始帧图像任意位置邻域中等概率的对多个像素值，对样本库进行赋值，生成背景模型；/n选取视频流信息中的任意帧，对任意帧的任意像素点进行前景和背景分类；/n选择被分类为背景的任意帧的任意像素点，确定任意像素点的像素值，以预设概率对任意像素点的像素值随机替换背景模型中对应任意位置点的样本，并以预设概率将任意像素点的像素值更新到背景模型的样本库中；/n获取被分类为前景的任意帧的任意像素点的像素值的像素点显著值，及更新后的背景模型样本库的多个任意位置点的像素值的显著值的像素点平均值，取像素点显著值与像素点平均值差值的绝对值，若绝对值超出预设阈值，确定任意像素点为鬼影像素点，去除鬼影像素点对前景目标进行提取。/n

【技术特征摘要】
1.一种使用去除鬼影对前景目标提取的方法，所述方法包括：
获取视频流信息，选取视频流信息中初始帧图像的多个任意位置点的像素值作为样本库，选择初始帧图像任意位置邻域中等概率的对多个像素值，对样本库进行赋值，生成背景模型；
选取视频流信息中的任意帧，对任意帧的任意像素点进行前景和背景分类；
选择被分类为背景的任意帧的任意像素点，确定任意像素点的像素值，以预设概率对任意像素点的像素值随机替换背景模型中对应任意位置点的样本，并以预设概率将任意像素点的像素值更新到背景模型的样本库中；
获取被分类为前景的任意帧的任意像素点的像素值的像素点显著值，及更新后的背景模型样本库的多个任意位置点的像素值的显著值的像素点平均值，取像素点显著值与像素点平均值差值的绝对值，若绝对值超出预设阈值，确定任意像素点为鬼影像素点，去除鬼影像素点对前景目标进行提取。


2.根据权利要求1所述的方法，所述方法，还包括：
对鬼影像素点进行重新分类，将鬼影像素点划分到背景，并将鬼影像素点的像素值对对背景模型中对应的任意位置点的像素值进行替换。


3.根据权利要求1所述的方法，所述预设概率为1/T，T为更新时间采样因子；
所述更新时间采样因子根据背景动力学模型与闪烁程度值获取；
所述更新时间采样因子在将鬼影像素点的像素值对对背景模型中对应的任意位置点的像素值进行替换后进行替换。


4.根据权利要求1所述的方法，所述对任意帧的任意像素点进行前/背景分类，具体为：
确定以任意帧的任意像素点的像素值为中心和采样距离阈值为半径的二维颜色空间，若背景模型样本库中对应位置点的像素值落在二维颜色空间内的样本数小于预设匹配阈值，则任意像素点为背景，否则为前景。


5.根据权利要求4所述的方法，所述采样距离阈值和匹配阈值；
根据每个像素的闪烁程度以及像素点距离二维颜色空间中心的最小距离进行更新。


6.一种使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，雷民，金淼，陈习文，卢冰，王斯琪，王旭，陈卓，郭鹏，周玮，汪泉，付济良，聂高宁，齐聪，郭子娟，匡义，余雪芹，刘俊，朱赤丹，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42