專利名稱：一種陰影檢測(cè)的方法、裝置及視頻圖像處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種陰影檢測(cè)的方法、裝置及視頻圖像處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
陰影檢測(cè)是檢測(cè)由于目標(biāo)遮擋光線使其不能直接照射背景而導(dǎo)致背景中形成的陰暗區(qū)域。由于陰影和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)同樣具有運(yùn)動(dòng)性，檢測(cè)出的運(yùn)動(dòng)區(qū)域通常包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域和運(yùn)動(dòng)陰影區(qū)域。陰影使運(yùn)動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生變形，從而影響分立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的提取、跟蹤及目標(biāo)的行為分析。如何檢測(cè)并消除目標(biāo)投影陰影是智能視頻監(jiān)控中一個(gè)關(guān)鍵且困難的問題之一。
在已有的陰影檢測(cè)方法中，有些文獻(xiàn)提出基于顏色模型的陰影檢測(cè)方法，Cucchiara等認(rèn)為在HSV空間中，陰影像素點(diǎn)與背景像素點(diǎn)相比，具有亮度較低、飽和度和色調(diào)相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)；Salvador等認(rèn)為在RGB空間中，陰影像素任意一個(gè)顏色分量與背景像素的另外兩個(gè)分量的最大值相除，其值的反正切角度不會(huì)超過某一閾值，并通過該特性來區(qū)分陰影區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域。以上兩種方法主要都是基于陰影像素點(diǎn)和背景像素點(diǎn)在色調(diào)上的差異很小的思想。
也有文獻(xiàn)提出基于幾何特性的陰影檢測(cè)消除方法，根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性和攝像機(jī)的拍攝位置，建立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的3D模型，從而達(dá)到消除陰影區(qū)域的目的。但是這種方法需要事先估計(jì)許多參數(shù)，而且建模難度也較大。
近年來，也有學(xué)者提出了統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的方法，F(xiàn)atih Porikli等提出對(duì)陰影像素點(diǎn)進(jìn)行粗分類，并在分類的結(jié)果上建立關(guān)于陰影的多高斯模型，從而確定陰影的分布特性，但該方法建立陰影多高斯模型時(shí)需要統(tǒng)計(jì)較多的樣本。此外還有學(xué)者使用陰影的紋理特性和梯度特性進(jìn)行陰影檢測(cè)。
綜上所述，現(xiàn)有的陰影檢測(cè)方法建立的陰影模型大多基于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，而運(yùn)動(dòng)目標(biāo)存在投影陰影、自陰影兩種情況，陰影模型參數(shù)往往不夠準(zhǔn)確，同時(shí)模型中估計(jì)參數(shù)過多，不能滿足實(shí)時(shí)性的需求。目前還沒有一種方法可以在戶外光強(qiáng)度變化劇烈的條件下實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的檢測(cè)出陰影。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種陰影檢測(cè)的方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的陰影檢測(cè)方法不能在戶外光強(qiáng)度變化劇烈的條件下實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的檢測(cè)出陰影的問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種陰影檢測(cè)的方法，所述方法包括下述步驟 提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征，所述陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)和陰影方向； 根據(jù)所述參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種陰影檢測(cè)裝置，所述裝置包括 陰影特征提取單元，用于提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征，所述陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)和陰影方向； 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)單元，用于根據(jù)所述陰影特征提取單元提取的參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種視頻圖像處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括如上所述的陰影檢測(cè)裝置。
在本發(fā)明中，通過在場(chǎng)景中設(shè)置參照物，自適應(yīng)地提取參照物陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)及陰影方向，再根據(jù)該參照物陰影區(qū)的陰影方向和陰影強(qiáng)度比率統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行備選陰影區(qū)域提取和投影陰影區(qū)域的最終判定，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自投影陰影的檢測(cè)，在戶外環(huán)境中陰影方向不斷變化、陰影光照強(qiáng)度變化劇烈的情況下，有效地消除了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自投影陰影，較好地解決了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取的干擾，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)投影陰影的自動(dòng)檢測(cè)。



圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的陰影檢測(cè)的方法的流程框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的參照物、定標(biāo)點(diǎn)信息的接收以及H矩陣的計(jì)算示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于提取參照物陰影區(qū)域及計(jì)算陰影與非陰影強(qiáng)度比率分布的流程圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于計(jì)算參照物陰影方向的流程圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于求取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的備選陰影區(qū)域的流程圖； 圖6(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)橫坐標(biāo)位置的流程圖； 圖6(b)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)縱坐標(biāo)位置的流程圖； 圖6(c)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底區(qū)域世界坐標(biāo)的流程圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于根據(jù)腳底點(diǎn)位置和陰影所在方向最終確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)投影陰影的流程圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的陰影檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例方式 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
在本發(fā)明實(shí)施例中，通過在場(chǎng)景中設(shè)置參照物，提取參照物陰影區(qū)的陰影方向和陰影強(qiáng)度比率統(tǒng)計(jì)參數(shù)，再根據(jù)該參照物陰影區(qū)的陰影方向和陰影強(qiáng)度比率統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行備選陰影區(qū)域提取和投影陰影區(qū)域的最終判定，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自投影陰影的檢測(cè)，可以在戶外光強(qiáng)變化劇烈的條件下實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確且自適應(yīng)的檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自投影陰影。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)的方法的流程，詳述如下 在步驟S101中，接收用戶輸入的參照物及定標(biāo)點(diǎn)的信息。
如圖2所示，首先用戶輸入?yún)⒄瘴锼谖恢煤蛥⒄瘴锏耐队瓣幱皡^(qū)域的位置，其中，輸入的位置坐標(biāo)為圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，參照物的投影陰影區(qū)域是指參照物陰影可能出現(xiàn)的區(qū)域，在任何時(shí)刻參照物陰影均出現(xiàn)在此區(qū)域內(nèi)。其次，輸入定標(biāo)點(diǎn)的信息，根據(jù)該定標(biāo)點(diǎn)信息計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣H，其中，該定標(biāo)點(diǎn)信息包括圖像上的四個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及該四個(gè)圖像定標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，為了獲取準(zhǔn)確的投影陰影方向，消除圖像中由于拍攝角度引起的同一時(shí)刻不同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影方向的差異，進(jìn)行圖像頂視圖轉(zhuǎn)換，將參照物的像素點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(圖像坐標(biāo))轉(zhuǎn)換為絕對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(世界坐標(biāo))，具體的轉(zhuǎn)換方法是，根據(jù)攝像機(jī)攝影的圖像上的四個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及用戶輸入的該四個(gè)圖像定標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)(如圖2所示)即可求出轉(zhuǎn)換矩陣H。
由于本發(fā)明實(shí)施例的目的是消除投影陰影，而投影陰影均落在地面上，故對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行頂視圖轉(zhuǎn)換時(shí)只考慮平面信息不需考慮高度信息。H的計(jì)算方法如下 h11Xw+h12Yw+h13+0+0+0-h31Xwu-h32Ywu＝u (1) 0+0+0+h21Xw+h22Yw+h23-h31Xwv-h32Ywv＝v其中

(u，v)為定標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，(Xw，Yw)為對(duì)應(yīng)定標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)。上式中共有8個(gè)未知數(shù)，故選取4組圖像坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)點(diǎn)的世界坐標(biāo)即可求出轉(zhuǎn)換矩陣H。
對(duì)于圖像上的任意一點(diǎn)(u，v)，利用已經(jīng)求出的矩陣H，即可求出該像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)X，如圖2所示。計(jì)算方法如下，將式(1)化簡(jiǎn)得 MX＝U X＝M-1U (2) 其中 在步驟S102中，確定參照物的陰影區(qū)域的光照強(qiáng)度的范圍。
對(duì)參照物的陰影所在區(qū)域做光照強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)直方圖S，查找陰影區(qū)域的光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度V。
根據(jù)陰影區(qū)域比非陰影區(qū)域光照強(qiáng)度低和同一介質(zhì)背景下若存在陰影區(qū)域與非陰影區(qū)域則其光照強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)直方圖有且僅有兩個(gè)分別近似成高斯峰的特點(diǎn)，可知兩個(gè)峰中光照強(qiáng)度較小的峰對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度范圍為參照物陰影的光照強(qiáng)度范圍，即光照強(qiáng)度低于峰谷對(duì)應(yīng)強(qiáng)度值V的范圍。
V＝min{i |S(i-5i-1)＞S(i)&S(i+1i+5)＞S(i)，i＝6，7，…，250} (3) 在步驟S103中，計(jì)算參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
任何區(qū)域被陰影覆蓋前后的強(qiáng)度比率呈高斯分布。參照物陰影區(qū)域強(qiáng)度平均值與非陰影區(qū)域強(qiáng)度平均值的比值作為此刻陰影強(qiáng)度的比率均值μ，即高斯分布的均值，如公式(4)所示。由于強(qiáng)光源產(chǎn)生深陰影，弱光源產(chǎn)生的淺陰影。當(dāng)光照強(qiáng)烈時(shí)，亮度變化比率直方圖中亮度比率相對(duì)較低，波峰較窄；當(dāng)光照弱時(shí)，亮度比率相對(duì)較高，波峰相對(duì)較寬。為了能夠適應(yīng)不同的光照強(qiáng)度，采用線性映射，如公式(4)，計(jì)算高斯分布的均值μ以及方差σ。
μ＝μ1/μ2 σ＝k*μ+c 其中，k為映射直線的斜率，c為常數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)k＝0.2，c＝0.05時(shí)確定的映射直線，檢測(cè)效果最為理想。
其中，S102和S103的流程圖如圖3所示。
在步驟S104中，計(jì)算參照物的陰影方向。
參見圖4，在戶外平行光線的條件下，不同位置的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影方向相同。由于在拍攝圖像中不同位置的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影方向不同，這就需要對(duì)陰影區(qū)域進(jìn)行頂視圖轉(zhuǎn)換，使其方向達(dá)到一致。因此在計(jì)算參照物陰影方向時(shí)，首先對(duì)屬于參照物陰影的像素點(diǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣H求出對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)主成分分析法求出陰影主軸方向K，計(jì)算方法見公式(5)。
Se＝λe (5) λm＝max(λ) K＝eλy/eλx 其中，樣本點(diǎn)x1，x2，…，xn為參照物陰影點(diǎn)的二維世界坐標(biāo)，e表示通過樣本均值直線的單位向量。式(5)中最大的本征值λm對(duì)應(yīng)的本征向量eλ即為投影陰影的方向，可求出陰影主軸方向K。
在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟S102、步驟S103、步驟S104均是提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征的步驟，提取的陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)、陰影方向。
在步驟S105中，提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的備選陰影區(qū)域。
對(duì)監(jiān)控視頻首先利用混合高斯背景減除算法求出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，由于陰影和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)同樣具有運(yùn)動(dòng)性，故同時(shí)被檢測(cè)出來。
以檢測(cè)出來的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)作為輸入，利用公式(4)計(jì)算出來的μ和σ為參數(shù)的高斯分布檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上的陰影。凡運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上的像素點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的背景像素點(diǎn)強(qiáng)度比率在高斯分布的3σ內(nèi)的像素點(diǎn)均標(biāo)記為備選陰影點(diǎn)。此過程檢測(cè)出的陰影比較粗略，包括投影陰影、部分的自陰影，甚至包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上的部分區(qū)域。
在步驟S106中，計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底區(qū)域的位置。
計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底區(qū)域由以下三部分組成計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)橫坐標(biāo)位置、計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)縱坐標(biāo)位置、計(jì)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底區(qū)域的世界坐標(biāo)。計(jì)算方法詳述如下 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)橫坐標(biāo)位置的計(jì)算，如圖6(a)所示。利用S105求出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)備選陰影區(qū)域，以運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的非備選陰影區(qū)作為輸入，向橫坐標(biāo)作投影，做統(tǒng)計(jì)直方圖，對(duì)圖像中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)非陰影區(qū)域每列的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加。對(duì)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而言，腳底點(diǎn)的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的最高點(diǎn)，即累加的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)最多坐標(biāo)對(duì)應(yīng)腳底點(diǎn)坐標(biāo)STS(j)。為了避免噪聲干擾，選取連續(xù)2*flagX+1列像素點(diǎn)個(gè)數(shù)平均值最大的橫坐標(biāo)作為腳底點(diǎn)所在的橫坐標(biāo)rootX，公式如下 rootX＝arg max(STS(j)) 其中，若圖像中(i，j)位置像素點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而不是陰影區(qū)域時(shí)B(i，j)＝1，否則B(i，j)＝0。公式和流程圖中的flagX是用于消除計(jì)算誤差而取的常量。
運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)縱坐標(biāo)位置的計(jì)算，如圖6(b)所示。利用S105求出的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)備選陰影區(qū)域，以運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的非備選陰影區(qū)作為輸入，向縱坐標(biāo)作投影，做統(tǒng)計(jì)直方圖SR，對(duì)圖像中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)非備選陰影區(qū)域中每行的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，選取連續(xù)t行像素點(diǎn)個(gè)數(shù)均大于某個(gè)閾值TY的第一個(gè)行坐標(biāo)作為腳底點(diǎn)所在的縱坐標(biāo)rootY，公式如下 YK＝{k| SR(k-tk)＞TY i＝1，2，…，m-t+1} (7) rootY＝max(YK) 其中，若圖像中(i，j)位置像素點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而不是陰影區(qū)域時(shí)B(i，j)＝1，否則B(i，j)＝0；YK為連續(xù)t行像素點(diǎn)均大于閾值TY的行坐標(biāo)集合。
運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底區(qū)域的世界坐標(biāo)計(jì)算，如圖6(c)所示。由于人體姿勢(shì)的不確定性，導(dǎo)致人體腳底點(diǎn)的計(jì)算存在誤差。為了消除誤差的影響，選取以計(jì)算出的腳底點(diǎn)為中心的一塊區(qū)域作為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)腳底點(diǎn)所在的范圍S0。W為區(qū)域的邊長(zhǎng)，計(jì)算如下 其中，rootX為腳底點(diǎn)的橫坐標(biāo)，r為閾值。實(shí)驗(yàn)可知，r＝4效果較好。S0的取值為 S0＝{(x，y)|x＝rootX-WW/2rootX+W； (9) y＝rootY-WW/2rootY+W} 利用轉(zhuǎn)換矩陣H將S0里的坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)點(diǎn)，集合為S。
在步驟S107中，提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)投影陰影。
如圖7所示，首先對(duì)備選陰影區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)I(i，j)求世界坐標(biāo)X，接著求X與腳底區(qū)域S的所在直線的斜率Ks。
其中，X＝(Xw，Yw)，(Sxw，Syw)∈S。若所求陰影方向在參照物陰影方向范圍內(nèi)，一般取0.9K＜Ks＜1.1K，則認(rèn)為此像素點(diǎn)所在的連通區(qū)域是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的投影陰影區(qū)域。
在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟S105、步驟S106、步驟S107均是根據(jù)參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影的步驟。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的陰影檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。其中，該陰影檢測(cè)裝置可以是內(nèi)置于視頻圖像處理系統(tǒng)的軟件單元，硬件單元或者軟硬結(jié)合的單元。在本實(shí)施例中，該陰影檢測(cè)裝置包括參照物信息接收單元81、定標(biāo)點(diǎn)信息輸入及轉(zhuǎn)換矩陣H計(jì)算單元82、陰影特征提取單元83和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)單元84。
參照物信息接收單元81接收輸入的參照物的信息，該信息包括參照物所在的位置，參照物投影陰影區(qū)域的位置。具體情況如上所述，在此不再贅述。
定標(biāo)點(diǎn)信息輸入及轉(zhuǎn)換矩陣H計(jì)算單元82接收輸入的定標(biāo)點(diǎn)的信息，所述信息包括圖像上的四個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及所述四個(gè)圖像定標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述定標(biāo)點(diǎn)信息求取轉(zhuǎn)換矩陣H。
陰影特征提取單元83提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征，該陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)、陰影方向。其中，陰影特征提取單元83包括光照強(qiáng)度范圍統(tǒng)計(jì)子單元、陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算子單元和陰影方向計(jì)算子單元。
光照強(qiáng)度范圍統(tǒng)計(jì)子單元，確定參照物的陰影區(qū)域的光照強(qiáng)度的范圍，具體情況如上所述，在此不再贅述。
陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算子單元根據(jù)光照強(qiáng)度范圍統(tǒng)計(jì)子單元確定的光照強(qiáng)度范圍，計(jì)算參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)，所述參數(shù)包括高斯分布的均值和高斯分布的方差，具體情況如上所述，在此不再贅述。
陰影方向計(jì)算子單元計(jì)算參照物的陰影方向，具體情況如上所述，在此不再贅述。
運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)單元84根據(jù)陰影特征提取單元83提取的參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影。其中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)單元84包括備選陰影區(qū)域提取子單元、腳底區(qū)域確定子單元、投影陰影區(qū)域確定子單元。
備選陰影區(qū)域提取子單元，根據(jù)參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的備選陰影區(qū)域，具體情況如上所述，在此不再贅述。
腳底區(qū)域確定子單元，確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的腳底區(qū)域，具體情況如上所述，在此不再贅述。
投影陰影區(qū)域確定子單元，在備選的陰影區(qū)域中，將和腳底區(qū)域所成方向與陰影方向一致的陰影區(qū)域確定為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的投影陰影區(qū)域，具體情況如上所述，在此不再贅述。
在本發(fā)明實(shí)施例中，通過在場(chǎng)景中設(shè)置參照物，自適應(yīng)地提取參照物陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)及陰影方向，利用這些陰影區(qū)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，可以較精確地提取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的備選陰影區(qū)域，有效地減少陰影區(qū)域的漏檢和誤檢情況。提取出參照物陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)及陰影方向后，再根據(jù)該參照物陰影區(qū)的陰影方向和陰影強(qiáng)度比率統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行備選陰影區(qū)域提取和投影陰影區(qū)域的最終判定，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自投影陰影的檢測(cè)，在戶外環(huán)境中陰影方向不斷變化、陰影光照強(qiáng)度變化劇烈的情況下，有效地消除了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自投影陰影，較好地解決了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取的干擾，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)投影陰影的自動(dòng)檢測(cè)，保證了同一時(shí)刻不同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影方向的一致性。另外，在本實(shí)施例中，事先選擇圖像中四個(gè)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)并確定其對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系坐標(biāo)，通過將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為絕對(duì)坐標(biāo)，解決了由于攝像機(jī)成像角度有限造成的目標(biāo)陰影方向不一致的問題。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陰影檢測(cè)的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟
提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征，所述陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)和陰影方向；
根據(jù)所述參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征的步驟之前，所述方法還包括下述步驟
接收輸入的參照物的信息，所述信息包括參照物所在的位置和參照物投影陰影區(qū)域的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征的步驟之前，所述方法還包括下述步驟
接收輸入的定標(biāo)點(diǎn)的信息，所述信息包括圖像上的四個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及所述四個(gè)圖像定標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述定標(biāo)點(diǎn)信息求取轉(zhuǎn)換矩陣H。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征的步驟具體為
確定參照物的陰影區(qū)域的光照強(qiáng)度的范圍；
根據(jù)所述范圍，計(jì)算參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)，所述參數(shù)包括高斯分布的均值和高斯分布的方差；
計(jì)算參照物的陰影方向。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影的步驟具體為
根據(jù)參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的備選陰影區(qū)域；
確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的腳底區(qū)域；
在備選的陰影區(qū)域中，將和腳底區(qū)域所成方向與陰影方向一致的陰影區(qū)域確定為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的投影陰影區(qū)域。
6.一種陰影檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括
陰影特征提取單元，用于提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征，所述陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)和陰影方向；
運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)單元，用于根據(jù)所述陰影特征提取單元提取的參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括
參照物信息接收單元，用于接收輸入的參照物的信息，所述信息包括參照物所在的位置和參照物投影陰影區(qū)域的位置；
定標(biāo)點(diǎn)信息輸入及轉(zhuǎn)換矩陣H計(jì)算單元，用于接收輸入的定標(biāo)點(diǎn)的信息，所述信息包括圖像上的四個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及所述四個(gè)圖像定標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述定標(biāo)點(diǎn)信息求取轉(zhuǎn)換矩陣H。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述陰影特征提取單元包括
光照強(qiáng)度范圍統(tǒng)計(jì)子單元，確定參照物的陰影區(qū)域的光照強(qiáng)度的范圍；
陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述光照強(qiáng)度范圍統(tǒng)計(jì)子單元確定的光照強(qiáng)度范圍，計(jì)算參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)，所述參數(shù)包括高斯分布的均值和高斯分布的方差；
陰影方向計(jì)算子單元，用于計(jì)算參照物的陰影方向。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影檢測(cè)單元包括
備選陰影區(qū)域提取子單元，用于根據(jù)參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的備選陰影區(qū)域；
腳底區(qū)域確定子單元，用于確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的腳底區(qū)域；
投影陰影區(qū)域確定子單元，用于在備選的陰影區(qū)域中，將和腳底區(qū)域所成方向與陰影方向一致的陰影區(qū)域確定為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的投影陰影區(qū)域。
10.一種視頻圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的陰影檢測(cè)裝置。
全文摘要
本發(fā)明適用于視頻圖像處理領(lǐng)域，提供了一種陰影檢測(cè)的方法、裝置及視頻圖像處理系統(tǒng)，所述方法包括提取預(yù)先設(shè)置的參照物的陰影特征，所述陰影特征包括參照物的陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)和陰影方向；根據(jù)所述參照物的陰影特征檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的陰影。本發(fā)明，通過在場(chǎng)景中設(shè)置參照物，自適應(yīng)地提取參照物陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)及陰影方向，再根據(jù)該參照物陰影區(qū)的陰影方向和陰影強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行備選陰影區(qū)域提取和投影陰影區(qū)域的最終判定，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自投影陰影的檢測(cè)，在戶外環(huán)境中陰影方向不斷變化、陰影光照強(qiáng)度變化劇烈的情況下，有效地消除了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的自投影陰影，較好地解決了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取的干擾。
文檔編號(hào)G06T7/20GK101763646SQ20091023882
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者楊烜, 裴繼紅, 孫佳慧, 熊大容 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)