[发明专利]一种视频图像中运动车辆阴影检测方法

权利要求书

1.一种视频图像中运动车辆阴影检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)提取运动车辆目标的图像I_F和背景图像I_B后，分别转换为YCbCr色彩空间，获得图像I_F和背景的亮度分量Y、色度Cb和Cr分量，然后构建融合亮度、色度特征信息的图像I_fea，图像I_fea中各点的像素值为

Ifea(x,y)=Σ(x,y)∈DYF(x,y)Σ(x,y)∈DYB(x,y)·(1+Σ(x,y)∈DCbF(x,y)-Σ(x,y)∈DCbB(x,y)Σ(x,y)∈D[BW(x,y)·CbB(x,y)])·(1+Σ(x,y)∈DCrF(x,y)-Σ(x,y)∈DCrB(x,y)Σ(x,y)∈D[BW(x,y)·CrB(x,y)])---(1)]]>

其中，BW为基于背景相减的运动目标检测方法所获得的二值化前景目标图像，D为像素P(x,y)的邻域，然后将图像I_fea经最大类间方差法求得阈值T_fea，再将图像I_fea中小于阈值T_fea的像素值变为零，从而得到图像H_fea；

(2)对图像I_F进行区域分割，并计算图像I_F的各区域与其背景图像之间色度Cb与Cr之间差值的绝对值总和，将其最大值的区域D_seg(i)作为车辆车体的搜索起始区域，即

Dseg(i)=argmaxF[Σ(x,y)∈Dseg(|CbF(x,y)-CbB(x,y)|+|CrF(x,y)-CrB(x,y)|)];]]>

(3)采用边缘算子对图像I_fea进行边缘检测，获得边缘图像E，依最大类间方差法求得边缘图像E的二值化阈值T_edge，将小于阈值T_edge的边缘值变为零，得到含边缘特征的图像I_edge，并将图像H_fea与图像I_edge进行叠加，形成含有边缘、亮度和色度信息的特征图像M，即

M(x,y)＝I_edge+H_fea(x,y)

其中，

(4)构造抑制阴影区与背景边缘的掩膜图像，先求得二值化前景目标图像BW的边界B，沿边界B历遍边界的每一点P(x,y)，再将P(x,y)点对应邻域L内的像素M(x，y)设置为零，邻域L的宽度计算公式为

L＝λ·arccot[α·(d_c-d_z)]

其中，λ为幅度调整因子，α为变化率调整因子，d_c为P(x,y)点到特征图像M形心C的距离，d_z为P(x,y)点到特征图像M质心Z距离，当L<0时，将L设置为零；

(5)获取搜索起始区域D_seg(i)的边界b，沿边界b找出所有与D_seg(i)相连接的r个区域，构成集合[D_seg(1),D_seg(2)…D_seg(r)]，取该集合中特征图像M的像素平均值最大的区域D_seg(j)，再将D_seg(j)和D_seg(i)区域合并形成更大的区域D_seg(i)，即

Dsegk(i)=Dsegk-1(i)+Dsegk-1(j)---(6)]]>

其中，n为D_seg(m)区域内像素的个数，k为当前迭代计数，反复迭代直至得到的区域D_seg(i)满足式(7)时止，即区域D_seg(i)的周边子区域中不再存在区域像素平均值大于阈值ξ的子区域，阈值ξ取边界B上邻域L宽度大于零的区间段所触及的区域D_seg(j)的特征图像M像素平均值；

max{1nΣ(x,y)∈Dseg(m)M(x,y)}<ξ,m=r+1,r+2...r+k---(7)]]>

区域D_seg(i)未触及的其它子区域组成2个集合Q₁＝[D_seg(r+1),D_seg(r+2)…D_seg(r+k)]和Q₂＝[D_seg(r+k+1),D_seg(r+k+2)…D_seg(N)]，Q₁是D_seg(i)的相邻子区域集合，Q₂为不与D_seg(i)相邻的区域集合，若Q₁和Q₂均为空集，说明运动目标不存在阴影，即完成整个阴影候选区域的检测过程；否则，判断集合Q₂中区域的区域像素平均值是否大于阈值ξ，若不大于则集合Q₁和Q₂的所有元素组成的区域为阴影的候选区，若大于则说明有两个运动目标发生了粘连，再将集合Q₂按式(6)对另一个目标进行阴影分析，直到满足(7)式时将集合Q₁和Q₂的所有元素组成的区域作为阴影的候选区；

(6)以阴影候选区为起点，采用区域生长法搜寻阴影候选区及其周边的阴影区域，区域生长搜寻的准则为

S(j)＝{P(x,y):M(x,y)＜T_edge&|I_fea(x,y)-I_fea(x+d,y+d)|＜ζσ&BW(x,y)＝1}

历遍集合Q₁和Q₂每一个元素所代表的子区域，搜索子区域内及其周边区域，获得阴影子区域S(r+1),S(r+2)…S(N)，所有阴影子区域通过逻辑“或”运算得到运动车辆的全部阴影区域S，即

S＝D_seg(r+1)|D_seg(r+2)|…D_seg(N)|S(r+1)|S(r+2)|…S(N)

其中N为集合D_seg中元素的个数，即子区域块的总数。

2.根据权利要求1所述的一种视频图像中运动车辆阴影检测方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，当背景图像I_B的亮度分量Y、色度Cb和Cr分量中任何通道分量偏小导致分母为零时，采用该通道分量的平均值替代。