[发明专利]一种自适应背景建模及运动目标检测方法

权利要求书

1.一种自适应背景建模及运动目标检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)基于帧间差分法的初始背景图像的建立：

①初始化背景图像中每个像素的背景标志位为“1”，即初始化背景标志矩阵的每个元素为1；

②初始化背景图像中每个像素的灰度值为0；

③将输入的彩色图像转化为灰度图像；

④对相隔K帧的两帧灰度图像求其绝对差，遍历差值图像的每个像素，检测对应该像素的背景标志位是否为“0”？若背景标志位为“0”，表示该像素已为背景点，无需作变化检测；若背景标志位为“1”，则要进行变化检测，具体的步骤是：判断差值是否小于阈值T₁？若小于阈值T₁，则设置该像素的背景标志位为“0”，以表示该像素为背景点，同时将背景图像中该像素的灰度值设置为当前输入帧图像对应像素的灰度值；否则，该像素暂时判为前景点，其背景标志位保持为“1”，由此产生二值背景标志矩阵；

⑤判断背景标志矩阵中的所有元素是否全为0？若全为0，则表示初始背景图像已建立完成，执行步骤2)；否则，返回步骤③；

2)基于背景相减法的运动目标二值化掩模的提取：

⑥将当前帧灰度图像与背景图像相减，取其绝对值得到差值图像；

⑦使用自适应阈值T₂对差值图像进行二值化处理；

⑧对二值图像进行形态开-闭运算、连通区域标号、填补“空洞”、连通区域面积大小及最小外接矩形的长宽比判断等后处理，消除噪声和背景扰动带来的影响后，得到运动目标二值化掩模；

3)基于区域的选择性自适应背景更新：

⑨对背景图像中对应运动目标二值化掩模内的像素的灰度值不予更新，对运动目标二值化掩模以外的其他像素的灰度值根据背景亮度的变化进行自适应动态更新；

4)运动目标检测：

⑩使用运动目标二值化掩模与当前帧输入图像进行逻辑“与”操作，检测出运动目标。

2.根据权利要求1所述的一种自适应背景建模及运动目标检测方法，其特征在于步骤④和步骤⑦中使用自适应阈值对差值图像进行二值化处理，自适应阈值T的求取公式为：

T=argmax0≤t≤m{|w0(t)(μ0(t)-μ(t))2+w1(t)(μ1(t)-μ(t))2|(1-p(t))}]]>式1

式1中，t代表像素的灰度值，其取值范围为{0，1，2，...，m}；p(t)为灰度值t出现的概率；w₀(t)和w₁(t)分别为在以灰度值t为阈值对差值图像进行二值化时被划分为背景部分和前景部分的像素数占整幅图像像素数的比例；μ₀(t)和μ₁(t)分别为对应背景部分和前景部分的差值图像的平均灰度值；μ(t)为差值图像的平均灰度值。

3.根据权利要求1所述的一种自适应背景建模及运动目标检测方法，其特征在于步骤⑨中基于区域的选择性自适应背景更新：对背景图像中对应运动目标二值化掩模内的像素灰度值不予更新；对运动目标二值化掩模以外的其他像素的灰度值，采用公式(2)进行自适应动态更新：

式(2)中，I_i(x，y)、BG_i(x，y)和M_i(x，y)分别为第i帧的输入灰度图像、背景图像和运动目标二值化掩模在像素点(x，y)处的值；BG_i+1(x，y)为第i+1帧背景图像在像素点(x，y)处的值；β为更新率，β的计算公式如式(3)：

β=|Ai-Ai-1|max(Ai,Ai-1)---(3)]]>

式(3)中，A_i和A_i-1分别为第i帧和第i-1帧输入图像中对应背景区域的像素灰度值的平均值。