[发明专利]视频监控中的入侵检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频中闯入对象的检测方法，具体地说是涉及一种应用在背景差法下的变化像素检测方法，能快速准确地检测到视频中的闯入对象。

背景技术

在对视频中入侵对象的检测技术中，如何准确检测到变化的像素是评价该技术的重要标准。为实现准确检测，视频的背景的真实性至关重要，如何得到更加真实的背景是一个值得研究的课题。

为快速准确地检测到视频中的运动对象，现在技术中存在以下几种方法：

1)光流分析法，光流分析法的优点是能够检测出独立运动的对象，不需要预先知道场景的任何信息，并且可用于摄像机运动的情况，但多数光流分析法计算复杂耗时，除非有特殊的硬件支持，很难实现实时检测；

2)时域差分法，时域差分法适合于动态变化的环境，但时域差分法不能够完整地分割运动对象，不利于进一步的对象分析与识别；

3)运动能量法，运动能量法适合于复杂变化的环境，能消除背景中振动的象素，使按某一方向运动的对象更加突出地显现出来，但运动能量法也不能够精确地分割出对象；

4)背景除去法，又称背景差分法，是安全监控中最常用的运动对象检测算法，背景除去法的有效性取决于背景模型能否有效地表示背景的变化。

上述的这些方法中，光流法计算复杂耗时；时间差分法不能够完整地分割运动对象；运动能量法也不能够精确地分割出对象；背景除去法是安全监控中最常用的运动对象检测算法，考虑速度和稳健性两个方面，背景除去的综合性能最好。而背景除去法的有效性取决于背景模型能否有效地表示背景的变化。现有的高斯混合背景模型在实际应用时，由于在每一次检测之后，都需要进行一次权重的重新排序，算法非常耗费CPU资源，难以实用。

发明内容

本发明的目的是提供一种视频监控中的入侵检测方法，在不影响背景除去算法稳健性的情况下，有效提高背景除去法的检测实时性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种视频监控中的入侵检测方法，它包括如下步骤：

步骤一，建立背景模型，使用K-Means算法对视频图像进行学习和初始化，然后随着时间的变化对背景进行实时更新；

步骤二，根据得到的背景使用背景除去法检测视频中的变化像素，并对这些变化像素进行虚假像素误判抑制处理、小尺寸像素块处理及入侵检测，从而得到真实的运动像素，并从真实的运动像素中检测得出视频中的运动对象。

在所述的步骤一中，视频图像初始化是指：选取时间段内的视频帧，对获得的所有视频帧相同位置像素点的强度值使用K-Means算法分组统计，将出现概率最大的一组数据的均值和方差作为背景模型的参数。

在所述的步骤一中，建立两个高斯背景模型，其中一个高斯背景模型采用快速更新方式，另一个高新背景模型采用慢速更新方式；所述的快速更新方式是指不管是背景像素还是运动像素都采用相同的方式更新；所述的慢速更新方式是指只更新背景像素。

在所述的步骤二中，变化像素是这样获得的：使用背景除去法将每帧像素强度值与其对应的背景像素强度值做差处理，然后将做差处理结果与设定阈值进行比较，其中，做差处理结果大于设定阈值的像素即判定为变化像素。

在获得变化像素这一过程中，使用背景除去法将每帧像素强度值与其对应的背景像素强度值和相邻的背景像素强度值分别做差处理，做差处理结果均大于设定阈值的像素即判定为变化像素。

在判定的变化像素的区域内去除小尺寸像素块，进一步确定真正的变化像素。

当两个高斯背景模型都检测到变化像素时，当前像素被判定为变化像素。

采用上述技术方案的本发明，具有以下优点：

(1)采用单个高斯分布，没有权重的排序问题；

(2)采用快慢结合的双背景模型，还能够解决闯入车辆长久不动(变成背景的一部分)，引起报警模块不停报警的问题；

(3)通过研究像素点的概率统计分布，使用K-Means算法将每一象素在学习阶段出现的强度值划分成k组，系统将出现概率最大的一组数据的均值和方差作为背景模型的参数，实验表明，只要保证足够的学习时间，基本可以得到理想的背景模型；

(4)另外随着时间的变化对背景模型进行实时更新，进一步提高背景模型的真实性。