[发明专利]一种基于运动物体的颜色实时变换的方法

权利要求书

1.一种基于运动物体的颜色实时变换的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）图像前期处理：

S1：摄像头采集实时图像信息，获得当前视频序列帧；

S2：将当前帧的彩色图像转成灰度图；

S3：采用中值滤波法，对灰度图进行滤波处理；

（2）检测所摄范围内运动的物体：

S4：采用三帧差分法，将步骤S3中处理后的灰度图与相邻帧的灰度图进行对比，获得差分图；

S5：采用最大类间方差法，计算出差分图的自适应的阈值T；

S6：将差分图的像素点与阈值T进行对比，获得图像序列中运动区域的二值图；

S7：采用区域生长法，提取二值图中运动物体的连通区域的点坐标集合，从而筛选出运动区域；

S8：填充运动区域，平滑周边，形成运动物体的轮廓及形状；

（3）计算物体前后帧的位移量：

S9：基于步骤S7中得到的运动区域的点集合，计算当前帧运动区域的矩形边界和矩形在图像中距离图像边界的长度，即上、下、左、右距离值，获得当前帧运动区域的位置信息；

S10：将当前帧运动区域的位置信息与上一帧运动区域的位置信息进行对比，保留上、下、左、右距离的较小值；

S11：将左、右距离值相减，获得该运动物体在水平方向的运动幅度d1，将上、下距离值相减，获得该运动物体在垂直方向的运动幅度d2，计算物体运动的幅度，即差距参数l，计算公式如下：l=sqrt（d1*d1+d2*d2）；

（4）运动物体区域实时颜色变化：

S12：遍历当前帧，获取彩色点像素值；

S13：由步骤S11中得到的运动幅度d1和运动幅度d2组成的矩形边框，设该矩形边框的对角线长度为s，对角线长度s与差距参数l的比值为当前运动区域所占运动总幅度的百分比t；

S14：遍历运动区域的像素点值，获得每个坐标点的像素颜色值F（R,G,B）；

S15：根据设定的最终变化成的颜色值Z（R,G,B）和每个坐标点的像素颜色值F（R,G,B）之间的距离p，计算每个像素点的颜色，计算公式如下：I（R,G,B）= F（R,G,B）+ p*t；

S16：颜色变化并输出显示图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于运动物体的颜色实时变换的方法，其特征在于：所述步骤S4至S6具体包括以下步骤：

S21：采用三帧差分法，取视频序列中第n+1帧、第n帧和第n−1帧的灰度图，三帧对应的像素点坐标的灰度值分别为fn+1(x , y)、fn(x , y)和fn−1(x , y)；

S22：将第n+1帧和第n帧的对应坐标点的灰度值相减，获得差分图d1；

S23：采用最大类间方差法，设差分图d1的前景点数占图像比例为w0，平均灰度为u0，背景点数占图像比例为w1，平均灰度为u1，计算图像的总平均灰度u，计算公式如下：u=w0*u0+w1*u1；

S24：计算前景和背景图象的方差，计算公式如下：

g=w0*(u0-u)*(u0-u)+w1*(u1-u)*(u1-u)=w0*w1*(u0-u1)*(u0-u1)；

S25：当方差g最大时，前景和背景差异最大，则此时的灰度为差分图d1的最佳阈值T；

S26：将差分图d1的像素点与其最佳阈值T相减，若得到的绝对值小于阈值T，则将该像素点颜色设为黑色，若相减得到的绝对值大于阈值T，则将该像素点颜色设为白色，最终获得差分的二值图D1；

S27：同理，将第n帧和第n-1帧的对应坐标点的灰度值相减，获得差分图d2，采用最大类间方差法获得差分的二值图D2；

S28：将二值图D1和D2进行与操作，获得二值图D，即运动区域的二值图。

3.根据权利要求2所述的一种基于运动物体的颜色实时变换的方法，其特征在于：所述步骤S7和S8具体包括以下步骤：

S31：遍历图像，提取一个不是背景的像素点，将该点设为背景色；

S32：以该点作为种子点查找该点邻域范围内的所有连接点，并将查找到的连接点全部设为背景色；

S33：将所找到的连接点全部作为种子点，查找该种子点的邻域范围内的所有连接点，再将所查找到的点全部设为背景色；

S34：以此循环往复，直到没有新的种子点出现。

4.根据权利要求3所述的一种基于运动物体的颜色实时变换的方法，其特征在于：所述中值滤波法具体包括以下步骤：

S41：提取图像中某一像素坐标点A的灰度值；

S42：获取坐标点A的邻域窗口，邻域窗口形状可以为线形、方形或圆形等；

S43：计算邻域窗口中的灰度值并进行排序；

S44：提取排序后的灰度中间值替代A点的灰度值。