專利名稱：：視頻對(duì)象分段方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明關(guān)于一種視頻對(duì)象分段(objectsegmentationforvideo)方法，且特別是關(guān)于一種利用多層式背景登錄方式的視頻對(duì)象分段方法。
背景技術(shù)：
：基于現(xiàn)今民眾對(duì)于居家安全、高齡化社會(huì)老弱的健康關(guān)懷與醫(yī)療照護(hù)等需求日益增加，因此帶動(dòng)了保全與安全監(jiān)護(hù)服務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一般保全與安全監(jiān)護(hù)服務(wù)為經(jīng)圖像監(jiān)控方式，再將監(jiān)控的圖像分段出前景圖像，以進(jìn)行追蹤或辨識(shí)前景圖像，達(dá)到保全監(jiān)視及遠(yuǎn)距離照護(hù)等目的。然而，居家照護(hù)、保全監(jiān)視等圖像監(jiān)控方式在實(shí)際上，處理的圖像數(shù)據(jù)量極為龐大且涉及個(gè)人隱私權(quán)的范疇，大多采用分格錄像方式。因此，正確分段出有意義之前景圖像，以作更有效率的運(yùn)用處理或紀(jì)錄顯得愈益重要。傳統(tǒng)視頻對(duì)象分段方法為利用獲得的圖像經(jīng)一段計(jì)算周期統(tǒng)計(jì)后取得所需的背景，再分段出對(duì)象。然而，在多組攝影機(jī)周期式切換輪播監(jiān)控的視頻環(huán)境下，由于受最低有效取樣圖像數(shù)目的限制，因此無(wú)法即時(shí)取得分段對(duì)象所需的背景。此外，在真實(shí)應(yīng)用環(huán)境下，光源自然變換、閃爍、遮蔽陰影改變或者攝影機(jī)光圈變動(dòng)導(dǎo)致整張或者部份圖像亮度偏移的現(xiàn)象，因此在圖像對(duì)比或?qū)ο蠓侄蔚奶幚砩蠒?huì)造成錯(cuò)誤的判斷。圖1表示為公知使用背景登錄技術(shù)的有效移動(dòng)對(duì)象分段的方法流程圖。jt匕4支術(shù)乂i^開(kāi)在"EfficientMovingObjectSegmentationAlgorithmUsingBackgroundRegistrationTechnique,，，IEEETransactionsonCircuitandSystemsforVideoTechnology,Vol.12，No.7，July2002,pp.577-586)的論文中。上述方法將輸入的圖像FJ至梯度濾波(gradientfilter)的處理(如步驟SIOI),其中，梯度濾波方式為將圖像Fn做形態(tài)學(xué)的擴(kuò)張運(yùn)算(dilationofmorphologicaloperation)所獲得的圖像與將圖像F。做形態(tài)學(xué)的侵蝕運(yùn)算(erosionofmorphologicaloperation)所獲得的圖像相減，以消除遮蔽陰影造成對(duì)象分段錯(cuò)誤，并且獲得經(jīng)梯度濾波處理的圖像F/。再將圖像F/與存儲(chǔ)在幀緩沖器(framebuffer)(如步驟S102)內(nèi)之前一圖像Fn-Z做分段運(yùn)算(segmentationalgorithm)(如步驟S103),以獲得移動(dòng)對(duì)象。最后將分段出之前景圖像做形態(tài)學(xué)的侵蝕運(yùn)算(如步驟S104),以消除梯度濾波造成的錯(cuò)誤像素。然而，上述方法對(duì)于缺少明顯邊緣的對(duì)象分段效果較差。圖2表示為公知移動(dòng)投影陰影檢測(cè)的對(duì)象分段的方法流程圖。上述方法公開(kāi)在"DetectionofMovingCastShadowforObjectSegmentation,，，IEEETransactionsonMultimedia,Vol.1，No.1，March1999，pp.65-67的論文中。上述方法主要為檢測(cè)及去除陰影遮蔽所造成的區(qū)域(如步驟S201),需經(jīng)三種處理方式。第一種處理方式為檢測(cè)靜態(tài)背景邊緣(detectionofstaticbackgroundedge)(也就是步驟S202)，取出靜態(tài)背景邊緣的圖像。第二種處理方式為檢測(cè)均勻變化的遮蔽(detectionofuniformchangesofshading)(如步驟S203)，以取出均勻變化的遮蔽區(qū)域的圖像。第三種處理方式為半影檢測(cè)(penumbradetection)(如步驟S204),取出半影區(qū)域的圖像。最后利用上述三種圖像檢測(cè)因移動(dòng)投影陰影而改變的區(qū)域(如步驟S205),再進(jìn)行對(duì)象分段。雖然上述方法慮及移動(dòng)的遮蔽陰影造成分段對(duì)象錯(cuò)誤的判斷，但演算繁雜無(wú)法即時(shí)分段出對(duì)象，不適用于真實(shí)環(huán)境。另外，在美國(guó)第6,870,945號(hào)專利中提出"Videoobjecttrackingbyestimatingandsubtractingbackground"4支術(shù)。it匕專利的內(nèi)容為圖Y象發(fā)生變動(dòng)時(shí)需經(jīng)一段初始周期，例如實(shí)施例提及需連續(xù)3張圖像幀的周期，重新更新前景或背景的掩模后，才能正確分段對(duì)象。此外當(dāng)光源亮度變動(dòng)、閃爍或陰影遮蔽造成圖像亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題，易造成錯(cuò)誤判斷前景或背景。除此之外，在美國(guó)專利公告號(hào)第6，973，213號(hào)專利中提出"Background—basedimagesegmentation"的4支術(shù)。jt匕專利的內(nèi)容主要為運(yùn)用低通濾波器(lowpassfilter)取得背景圖像區(qū)塊以及運(yùn)用分辨率改善(resolutionrefinement)方法取得對(duì)象圖像區(qū)塊，并且分類。但僅適用于光學(xué)字符識(shí)另ij技術(shù)(opticalcharacterrecognize)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種視頻對(duì)象分段方法，利用多層式背景登錄的方式，將靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間的像素存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的背景數(shù)據(jù)，以當(dāng)像素發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能即時(shí)地取出合適的背景，無(wú)須經(jīng)過(guò)另一計(jì)算周期來(lái)取出背景。本發(fā)明提供一種視頻對(duì)象分段方法，將圖像與背景做去除亮度平均值的處理，以避免光源變動(dòng)、閃爍、遮蔽陰影改變或者取像裝置造成圖像亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題。本發(fā)明提出一種視頻對(duì)象分段方法包括接收?qǐng)D像的一像素，其中上述像素具有一對(duì)應(yīng)位置。此外計(jì)算上述像素的像素值與前一圖像的對(duì)應(yīng)位置的像素值的差值。利用差值與上述像素進(jìn)行多層式背景登錄，并取出背景，再利用取出的背景去除圖像的背景區(qū)域。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中多層式背景登錄包括下列步驟，提供一圖像數(shù)據(jù)庫(kù)，且圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)k層背景數(shù)據(jù)，1^k^n，其中n為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)背景數(shù)據(jù)的最大數(shù)量。當(dāng)上述像素為一背景狀態(tài)且上述差值小于閾值，則背景的對(duì)應(yīng)位置的像素為上述像素。當(dāng)上述像素為背景狀態(tài)且差值大于上述閾值，對(duì)比上述像素與每一背景數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)位置的像素。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中還包括去除上述圖像的亮度平均值，去除上述背景的亮度平均值。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中去除圖像的亮度平均值包括下列步驟，取相鄰上述像素的第一區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的像素平均值，并且將上述像素的像素值減去像素平均值。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中去除背景的亮度平均值包括下列步驟，取相鄰背景的對(duì)應(yīng)位置的第二區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的像素平均值，并且將背景的對(duì)應(yīng)位置的像素值減去像素平均值。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中利用背景去除圖像的背景區(qū)域包括下列步驟，計(jì)算上述像素的像素值與背景的對(duì)應(yīng)位置的像素值的差異值。當(dāng)差異值大于閾值時(shí)，設(shè)定上述像素為改變檢測(cè)掩模狀態(tài)。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中利用背景去除圖像的背景區(qū)域還包括下列步驟，當(dāng)上述像素為改變檢測(cè)掩模狀態(tài)，取出上述像素的第一區(qū)塊與相鄰背景的對(duì)應(yīng)位置的第二區(qū)塊。計(jì)算第一區(qū)塊與第二區(qū)塊的變動(dòng)值，當(dāng)變動(dòng)值大于預(yù)定值時(shí)，設(shè)定上述像素為對(duì)象掩模狀態(tài)。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中變動(dòng)值為第一區(qū)塊內(nèi)的每一像素與第二區(qū)塊內(nèi)對(duì)應(yīng)位置的每一像素相減的絕對(duì)值總和。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中在設(shè)定上述像素為改變檢測(cè)掩模狀態(tài)后，利用背景去除圖像的背景區(qū)域之前，還包括對(duì)改變檢測(cè)掩模圖像做形態(tài)學(xué)的擴(kuò)張運(yùn)算。上述的視頻對(duì)象分段方法，在一實(shí)施例中在利用背景去除上述圖像的背景區(qū)域的后還包括對(duì)圖像做形態(tài)學(xué)的侵蝕運(yùn)算。本發(fā)明提出一種視頻對(duì)象分段方法包括接收?qǐng)D像的一像素，其中上述像素具有一對(duì)應(yīng)位置。計(jì)算上述像素的像素值與前一圖像的對(duì)應(yīng)位置的像素值的差值，并取出一背景。接著去除圖像的亮度平均值，及去除背景的亮度平均值。再利用已經(jīng)去除背景亮度平均值的背景與已經(jīng)去除圖像亮度平均值的圖像來(lái)去除圖像的背景區(qū)域。本發(fā)明因采用多層式背景登錄的方式，將靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間的像素存儲(chǔ)為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的背景數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)圖像之前景圖像移動(dòng)或者消失致使像素發(fā)生變動(dòng)時(shí)，便能即時(shí)地取出合適的背景，以提供做為對(duì)象分段或追蹤，無(wú)須經(jīng)過(guò)另一周期重新計(jì)算出新的背景。此外為了避免光源變動(dòng)、閃爍、遮蔽陰影改變或者取像裝置造成圖像亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題使對(duì)象分段錯(cuò)誤，因此將取出的背景與圖像做去除亮度平均值的處理。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。圖1表示為公知的使用背景登錄技術(shù)的有效移動(dòng)對(duì)象分段的方塊圖。圖2表示為公知的移動(dòng)投影陰影檢測(cè)的對(duì)象分段的方塊圖。圖3表示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的視頻對(duì)象分段方法的流程圖。圖4表示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的多層式背景登錄的狀態(tài)圖。圖5表示為光源變動(dòng)對(duì)圖像亮度值的變化圖。圖6A表示為去除背景亮度平均值處理的示意圖。圖6B表示為去除圖像亮度平均值處理的示意圖。圖7表示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的視頻對(duì)象分段方法的流程圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明S101-S104:公知對(duì)象分段方法的各步驟S201-S205:公知對(duì)象分段方法的各步驟S307-S307:依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的視頻對(duì)象分段方法的各步驟S401-S407:像素的各狀態(tài)501-503、601-603:遮蔽陰影變化范圍S701-S709:依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的視頻對(duì)象分段方法的各步驟Cl、C5:靜止次數(shù)未達(dá)到靜止閾值的條件C2、C6:靜止次數(shù)達(dá)到靜止閾值的條件C3:差值小于閾值的條件C4:差值大于閾值且圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)的條件C7:新背景建立完成的條件C8:差值大于閾值且圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)有其他背景數(shù)據(jù)的條件C9:圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)的條件CIO、C14:像素符合圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第1-k層背景數(shù)據(jù)其一的條件Cll:完成取出圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)背景數(shù)據(jù)的條件C12:差值大于閾值的條件C13:圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)的條件C15:像素符合第O層背景的條件具體實(shí)施例方式在以實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的精神之前，首先，本發(fā)明的圖像對(duì)象切割方法應(yīng)用在遠(yuǎn)距居家照護(hù)的圖像監(jiān)控，以正確分段出有意義之前景對(duì)象做更有效率的運(yùn)用處理或紀(jì)錄，然而本發(fā)明并不局限于此范圍，仍可應(yīng)用在保全監(jiān)^L、多組攝影機(jī)周期式切換輪撥監(jiān)控的視頻環(huán)境等。本發(fā)明提供一種視頻對(duì)象分段方法，利用多層式背景登錄的方式，將靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間的像素存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的背景數(shù)據(jù)，以當(dāng)像素發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能即時(shí)地取出合適的背景，無(wú)須經(jīng)過(guò)另一計(jì)算周期來(lái)取出背景。因此，本發(fā)明所提出的圖像對(duì)象切割方法，以一簡(jiǎn)化的計(jì)算卻能正確地分段出有意義之前景對(duì)象，并做更有效率的運(yùn)用處理或紀(jì)錄，此可應(yīng)用在具有較低運(yùn)算能力的手持式電子裝置中。本發(fā)明提供一種視頻對(duì)象分段方法，將圖像與背景做去除亮度平均值的處理，以避免光源變動(dòng)、閃爍、遮蔽陰影改變或者取像裝置造成圖像亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題。圖3表示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的圖像對(duì)象分段方法的流程圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，首先，接收一圖像Fn的一像素(步驟S301)，并且計(jì)算上述像素與前一圖像Fn—對(duì)應(yīng)位置的像素的差值(FrameDifference)(步驟S302)。利用上述差值以及上述像素進(jìn)行多層式背景登錄(LayeredBackgroundRegistration),以取出一背景B。(步驟S303)，并且利用背景B。設(shè)定像素初始的改變4企測(cè)掩4莫狀態(tài)(ChangeDetectionMask,"CDM")(步驟S307)，其中，設(shè)定改變檢測(cè)掩模狀態(tài)的目的為在上述像素發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能快速依據(jù)改變檢測(cè)掩模狀態(tài)來(lái)進(jìn)行去除圖像的背景區(qū)域處理。為了避免光源亮度變動(dòng)、閃爍、遮蔽陰影改變或者取像裝置造成圖像亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題，因此將圖像Fn去亮度平均值的處理(MeanRemoval)(步驟S304)以及將取出的背景Bn去亮度平均值的處理(步驟S305)。最后，利用去除亮度平均值的背景Bn'去除已去除亮度平均值的圖像F/的背景區(qū)域(步驟S306),以取得前景圖像。圖4表示為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的多層式背景登錄的狀態(tài)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4,初始時(shí)，上述像素為未知狀態(tài)S401。若上述像素與前一圖像對(duì)應(yīng)位置的像素的差值小于一閾值，便累計(jì)上述像素的靜止次數(shù)。當(dāng)上述像素的靜止次數(shù)達(dá)到一靜止閾值，表示上述像素靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間且為非動(dòng)態(tài)的背景圖像，其中Cl為靜止次數(shù)未達(dá)到靜止闞值的條件，C2為靜止次數(shù)達(dá)到靜止閾值的條件。因此標(biāo)記上述像素為背景狀態(tài)S402，以及記錄上述像素的背景層數(shù)為1，并且將上述像素存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第0層背景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位置。其中，第O層背景數(shù)據(jù)設(shè)定為上述多層式背景登錄所取出的背景，以去除接收的圖像的背景區(qū)域。接著，當(dāng)上述像素為背景狀態(tài)S402時(shí)，若上述像素與前一圖像對(duì)應(yīng)位置的像素的差值小于閾值，表示上述像素沒(méi)有變動(dòng)，因此將上述像素存儲(chǔ)至圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第O層背景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位置，其中C3為差值小于閾值的條件。若上述像素與前一圖像對(duì)應(yīng)位置的像素的差值大于閾值，且上述像素的背景層數(shù)等于1,表示上述像素有變動(dòng)但圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)沒(méi)有符合的背景數(shù)據(jù)，因此標(biāo)記上述像素為檢查新背景狀態(tài)S403,其中C4為差值大于閾值且圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)的條件。若上述像素與前一圖像對(duì)應(yīng)位置的像素的差值大于閾值，且上述像素的背景層數(shù)大于1，表示上述像素有變動(dòng)且圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)具有除了第0層背景數(shù)據(jù)外可供查詢的其他背景數(shù)據(jù)，因此標(biāo)記上述像素為檢查舊背景狀態(tài)S404,其中C8為差值大于閾值且圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)有其他背景數(shù)據(jù)的條件。當(dāng)上述像素為檢查新背景狀態(tài)S403時(shí)，若上述像素與前一圖像對(duì)應(yīng)位置的像素的差值大于閾值，表示像素發(fā)生變動(dòng)，因此標(biāo)記上述像素為檢查原背景狀態(tài)S405，其中C12為差值大于閥值的條件。若上述像素與前一圖像對(duì)應(yīng)位置的像素的差值小于閾值，累計(jì)上述像素的靜止次數(shù)。當(dāng)靜止次數(shù)達(dá)到靜止閾值時(shí)，表示上述像素靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間且為非動(dòng)態(tài)的背景圖像，因此標(biāo)記上述像素為建立新背景狀態(tài)S406,其中C5為靜止次數(shù)未達(dá)到靜止閾值的條件，C6為靜止次數(shù)達(dá)到靜止閾值的條件。當(dāng)上述像素為建立新背景狀態(tài)S406時(shí)，先將圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)多個(gè)背景數(shù)據(jù)往較高背景層數(shù)搬動(dòng)，以空出第O層背景數(shù)據(jù)。此外將上述像素存儲(chǔ)至圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第O層背景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位置，以及標(biāo)記像素為背景狀態(tài)S401，其中C7為新背景建立完成的條件。當(dāng)上述像素為檢查原背景狀態(tài)S405時(shí)，自圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第0層背景數(shù)據(jù)開(kāi)始檢查是否有符合的背景數(shù)據(jù)。檢查方式為計(jì)算上述像素與圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)多個(gè)背景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位置的像素的差值，若差值小于閾值，表示有符合的背景數(shù)據(jù)。若找到符合的背景數(shù)據(jù)為第0層背景數(shù)據(jù)，標(biāo)記上述像素為背景狀態(tài)S402，將上述像素存儲(chǔ)至第O層背景數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)位置，其中C15為上述像素符合第0層背景的條件。若找到符合的背景數(shù)據(jù)為第i層背景數(shù)據(jù)(l^iSk)，其中k為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)背景數(shù)據(jù)的數(shù)量，則標(biāo)記上述像素為取出舊背景狀態(tài)S407,其中C14為上述像素符合圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第l-k層背景數(shù)據(jù)其一的條件。若找不到符合的背景數(shù)據(jù)，則標(biāo)記上述像素為檢查新背景S403，其中C13為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)的條件。當(dāng)上述像素為檢查舊背景狀態(tài)S404時(shí)，自圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第1層背景數(shù)據(jù)開(kāi)始檢查是否有符合的背景數(shù)據(jù)。檢查方式為計(jì)算上述像素與圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)多個(gè)背景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位置的像素的差值，若差值小于閾值，表示有符合的背景數(shù)據(jù)，例如第i層背景數(shù)據(jù)(l^i^k)，其中k為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)背景數(shù)據(jù)的數(shù)量，因此標(biāo)記上述像素為取出舊背景狀態(tài)S407,其中C10為像素符合圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第1-k層背景數(shù)據(jù)其一的條件。若圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)皆無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)，則標(biāo)記上述像素為檢查新背景狀態(tài)S403,其中C9為圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)的條件。當(dāng)上述像素為取出舊背景狀態(tài)S407時(shí)，將符合的背景數(shù)據(jù)的上方各層背景數(shù)據(jù)(較低層背景層數(shù))往下方(較高層背景層數(shù))搬動(dòng)。此外將上述像素存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)第Q層背景數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位置，以及標(biāo)記上述像素為背景狀態(tài)S401,其中Cll為完成取出圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)背景數(shù)據(jù)的條件。如上述多層式背景登錄的各步驟的說(shuō)明主要為當(dāng)像素被標(biāo)記為背景狀態(tài)，將接收的圖像分為幾種情況。一種情況為目前圖像的像素沒(méi)有變動(dòng)，因此利用像素更新背景對(duì)應(yīng)位置的像素。另一種情況為接收目前圖像的像素有變動(dòng)，因此對(duì)比圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)是否有符合的背景數(shù)據(jù)。若圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)有符合的背景數(shù)據(jù)，便可即時(shí)地更新背景，無(wú)須經(jīng)過(guò)一段初始周期重新統(tǒng)計(jì)背景。若圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)無(wú)符合的背景數(shù)據(jù)，便檢查像素是否靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間。若像素靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間，則將像素存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)多個(gè)背景數(shù)據(jù)的一的對(duì)應(yīng)位置。圖5表示為光源變動(dòng)對(duì)圖像亮度值的變化圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，其中范圍501、502、503分別為在均勻的陰影遮蔽(UniformShadow)、半影遮蔽(Penumbra)以及無(wú)陰影遮蔽(WithoutShadow)三種狀態(tài)下圖像的亮度變化。光源亮度變動(dòng)、閃爍、遮蔽陰影改變或者取像裝置會(huì)造成圖像亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題，且易使前景、后景圖像判斷錯(cuò)誤，因此透過(guò)將取出的背景與接收的圖像去除亮度平均值，以將亮度不均、亮度漂移現(xiàn)象影響的程度降低。圖6A表示為去除背景亮度平均值處理的示意圖，圖6B表示為去除圖像亮度平均值處理的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6A與圖6B，其中范圍601、602、60S分別將背景與圖像去除亮度平均值后在均勻的陰影遮蔽、半影遮蔽以及無(wú)陰影遮蔽下圖像的亮度變化。由圖6A與圖6B可知，將光源變動(dòng)、閃爍或遮蔽陰影改變等造成亮度不均、亮度漂移問(wèn)題的影響程度降低，以獲得最佳化之前景或者背景圖像。去除圖像亮度平均值處理程序(MeanRemovalProcess)為取相鄰上述像素的一第一區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的像素平均值，例如此第一區(qū)塊為3x3的視窗(window),再將上述像素的像素值減去像素平均值。此外，去除背景亮度平均值處理程序?yàn)樵诒尘爸姓页雠c上述像素相同位置的像素，取相鄰上述像素的一第二區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的像素平均值，此第二區(qū)塊與上述第一區(qū)塊相同大小，再將上述像素減去像素平均值。接著，利用取出的背景Bn去除圖像的背景區(qū)域，即可獲得前景圖像。在此去除圖像的背景區(qū)域的處理程序，為利用設(shè)定上述像素的改變檢測(cè)掩模狀態(tài)與設(shè)定像素對(duì)象掩模狀態(tài)的方式將圖像中之前景圖像取出。其中，設(shè)定改變檢測(cè)掩模狀態(tài)的目的為在像素發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能快速依據(jù)改變檢測(cè)掩模狀態(tài)來(lái)進(jìn)行去除圖像的背景區(qū)域處理，再藉由對(duì)象掩模狀態(tài)來(lái)取出圖像之前景圖像。首先，計(jì)算上述像素與多層式背景登錄中取出的背景B。對(duì)應(yīng)位置的像素的差值，若差值小于閾值，則設(shè)定上述像素的改變檢測(cè)掩模狀態(tài)為0，即無(wú)須改變目前的對(duì)象掩模狀態(tài)。若差值大于閾值，則設(shè)定上述像素的改變檢測(cè)掩模狀態(tài)為l，即需要改變目前的對(duì)象掩模狀態(tài)。當(dāng)上述像素的初始改變檢測(cè)掩模狀態(tài)為1，則取出相鄰像素的一第一區(qū)塊以及取出相鄰去亮度平均值的背景B/的對(duì)應(yīng)位置的一第二區(qū)塊。計(jì)算第一區(qū)塊內(nèi)每一像素值與第二區(qū)塊內(nèi)對(duì)應(yīng)位置的每一像素值相減的絕對(duì)值總和，若此總和大于預(yù)定值則設(shè)定上述像素的對(duì)象掩模狀態(tài)為1,即上述像素為前景圖像。若此總和小于預(yù)定值則設(shè)定上述像素的對(duì)象掩模狀態(tài)為0。由于設(shè)定改變檢測(cè)掩模狀態(tài)的目的為在像素發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能快速依據(jù)改變檢測(cè)掩模狀態(tài)來(lái)進(jìn)行去除圖像的背景區(qū)域處理，而在本發(fā)明另一實(shí)施例中，亦可直接藉由設(shè)定上述像素對(duì)象掩模狀態(tài)的方式，以取出前景圖像。圖7表示為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的視頻對(duì)象分段方法的流程圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3與圖7，圖7與上述圖3實(shí)施例不同的處在于，將改變檢測(cè)掩模處理(步驟S707)后的改變檢測(cè)掩模圖像做形態(tài)學(xué)的擴(kuò)張運(yùn)算(Dilation)處理(步驟S708)，將改變檢測(cè)掩模圖像中的對(duì)象區(qū)域邊界向外膨脹一個(gè)像素。此外在去除圖像背景區(qū)域處理(步驟S706)后，將去除背景區(qū)域的圖像，亦即前景圖像，做形態(tài)學(xué)的侵蝕運(yùn)算(Erosion)處理(步驟S709)，將前景圖像區(qū)域邊界內(nèi)縮一個(gè)像素。藉由形態(tài)學(xué)的擴(kuò)張運(yùn)算與侵蝕運(yùn)算，可去除陰影區(qū)域與前景圖像交接處的錯(cuò)誤像素。由上述實(shí)施例可知，當(dāng)圖像發(fā)生變動(dòng)，例如前景圖像移動(dòng)、消失等情況，可將發(fā)生變動(dòng)的像素與圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的多個(gè)背景數(shù)據(jù)對(duì)比，即時(shí)地取出合適的背景，無(wú)須經(jīng)另一計(jì)算周期重新更新背景，能持續(xù)的進(jìn)行對(duì)象分段或者追蹤。此外利用將圖像及背景去亮度平均值的方式，避免光源變動(dòng)、閃爍或者遮蔽陰影改變的亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題造成對(duì)象分段的錯(cuò)誤判斷。表1為本發(fā)明較佳實(shí)施例與圖1公知技術(shù)平均執(zhí)行速度比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請(qǐng)參照表l，圖1公知技術(shù)對(duì)象分段的平均執(zhí)行速度為25.4微秒/幀。本發(fā)明設(shè)計(jì)之一為圖3實(shí)施例，對(duì)象分段的平均執(zhí)行速度為19.3微秒/幀。本發(fā)明設(shè)計(jì)之二為圖7實(shí)施例，對(duì)象分段的平均執(zhí)行速度為21.6微秒/幀。表l平均執(zhí)行速度<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2為本發(fā)明較佳實(shí)施例與圖1公知技術(shù)平均錯(cuò)誤率比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請(qǐng)參照表2，圖1公知技術(shù)對(duì)象分段的平均錯(cuò)誤率為0.428%。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一為圖3實(shí)施例，對(duì)象分段的平均錯(cuò)誤率為0.469%。本發(fā)明設(shè)計(jì)的二為圖7實(shí)施例，對(duì)象分段的平均錯(cuò)誤率為0.412%。表2平均錯(cuò)誤率<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>值得一提的是，雖然上述實(shí)施例中已經(jīng)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的視頻對(duì)象分段方法描繪出了一個(gè)可能的型態(tài)，但本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者應(yīng)當(dāng)知道，判斷背景、前景圖像的標(biāo)準(zhǔn)，例如閾值的設(shè)定，背景、前景圖像后制處理的方式也都不一樣，因此發(fā)明的應(yīng)用當(dāng)不限制于此種可能的型態(tài)。換句話說(shuō)，只要是將判斷為背景的像素建立為多層背景數(shù)據(jù)之一，以即時(shí)地取出合適的背景，就已經(jīng)是符合了本發(fā)明的精神所在。綜上所述，本發(fā)明將圖像內(nèi)靜止一段預(yù)設(shè)時(shí)間的像素判斷為背景，并且建立為多層背景數(shù)據(jù)其中的一個(gè)，以在圖像發(fā)生變動(dòng)時(shí)，例如前景圖像移動(dòng)、消失等狀況，能即時(shí)地取出合適的背景，以提供作為對(duì)圖像分段對(duì)象的依據(jù)，無(wú)須經(jīng)另一計(jì)算周期重新更新背景，因此在周期式切換輪播監(jiān)控的視頻環(huán)境下，更能正確的分段出對(duì)象，再進(jìn)行追蹤或辨識(shí)。此外更降低亮度不均、亮度漂移等問(wèn)題造成對(duì)象判斷錯(cuò)誤的影響程度。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明。任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種更動(dòng)與修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以所提出的權(quán)利要求的范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種視頻對(duì)象分段方法，包括接收一圖像的一像素，其中上述像素具有一對(duì)應(yīng)位置；計(jì)算上述像素的像素值與前一圖像的上述對(duì)應(yīng)位置的像素值的一差值；利用上述差值與上述像素進(jìn)行多層式背景登錄，并取出一背景；以及利用上述背景去除上述圖像的背景區(qū)域。2.如權(quán)利要求1所述的視頻對(duì)象分段方法，其中多層式背景登錄包括下列步驟提供一圖像數(shù)據(jù)庫(kù)，上述圖像數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)k層背景數(shù)據(jù)，l^k^n,其中n為上述圖^象數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)背景數(shù)據(jù)的最大數(shù)量；當(dāng)上述像素為一背景狀態(tài)且上述差值小于一閾值，上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的像素為上述像素；當(dāng)上述像素為上述背景狀態(tài)且上述差值大于上述閾值，對(duì)比上述像素與上述多個(gè)背景數(shù)據(jù)的上述對(duì)應(yīng)位置的像素。3.如權(quán)利要求2所述的視頻對(duì)象分段方法，其中多層式背景登錄還包括下列步驟初始時(shí)，判斷上述像素是否靜止一預(yù)設(shè)時(shí)間；以及當(dāng)上述像素靜止上述預(yù)設(shè)時(shí)間，標(biāo)記上述像素為上述背景狀態(tài)，將上述像素存儲(chǔ)至上述圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的一最新一層背景數(shù)據(jù)的上述對(duì)應(yīng)位置，且上述背景為上述最新一層背景l(fā)丈據(jù)。4.如權(quán)利要求3所述的視頻對(duì)象分段方法，其中判斷上述像素是否靜止上述預(yù)設(shè)時(shí)間包括下列步驟產(chǎn)生一計(jì)數(shù)值累計(jì)上述差值小于上述閾值的次數(shù)；以及當(dāng)上述計(jì)數(shù)值達(dá)到一靜止閾值時(shí)，判斷上述像素靜止上述預(yù)設(shè)時(shí)間。5.如權(quán)利要求2所述的視頻對(duì)象分段方法，其中對(duì)比上述像素與上述多個(gè)背景數(shù)據(jù)的上述對(duì)應(yīng)位置的像素包括計(jì)算上述像素的像素值與上述多個(gè)背景數(shù)據(jù)的上述對(duì)應(yīng)位置的像素值的一差異值；當(dāng)上述差異值小于上述閾值，上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的像素為上述像素；以及當(dāng)上述差異值大于上述閾值，判斷上述像素是否靜止一預(yù)設(shè)時(shí)間；以及當(dāng)上述像素靜止上述預(yù)設(shè)時(shí)間，則將上述像素存儲(chǔ)至第k+l個(gè)背景數(shù)據(jù)的上述對(duì)應(yīng)位置，且上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的像素為上述像素。6.如權(quán)利要求5所述的視頻對(duì)象分段方法，其中判斷上述像素是否靜止上述預(yù)設(shè)時(shí)間包括下列步驟產(chǎn)生一計(jì)數(shù)值累計(jì)上述差值小于上述閾值的次數(shù)；以及當(dāng)上述計(jì)數(shù)值達(dá)到一靜止閾值時(shí)，判斷上述像素靜止上述預(yù)設(shè)時(shí)間。7.如權(quán)利要求1所述的視頻對(duì)象分段方法，其中在利用上述背景去除上述圖像的背景區(qū)域的步驟前還包括去除上迷圖像的亮度平均值；以及去除上述背景的亮度平均值。8.如權(quán)利要求7所述的視頻對(duì)象分段方法，其中去除上述圖像的亮度平均值包括下列步驟取相鄰上述像素的一第一區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的一像素平均值；以及將上述像素的像素值減去上述像素平均值。9.如權(quán)利要求7所述的視頻對(duì)象分段方法，其中去除上述背景的亮度平均值包括下列步驟取相鄰上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的一第二區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的一像素平均值；以及將上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的像素值減去上述像素平均值。10.如權(quán)利要求1所述的視頻對(duì)象分段方法，其中利用上述背景去除上述圖像的背景區(qū)域包括下列步驟取出相鄰上述像素的一第一區(qū)塊與相鄰上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的一第二區(qū)塊；計(jì)算上述第一區(qū)塊與上述第二區(qū)塊的一變動(dòng)值；以及當(dāng)上述變動(dòng)值大于一預(yù)定值時(shí)，設(shè)定上述像素為一對(duì)象掩模狀態(tài)。11.如權(quán)利要求10所述的視頻對(duì)象分段方法，上述變動(dòng)值為上述第一區(qū)塊內(nèi)的每一像素與上述第二區(qū)塊內(nèi)對(duì)應(yīng)位置的每一像素相減的絕對(duì)值總和。12.如權(quán)利要求1所述的視頻對(duì)象分段方法，還包括計(jì)算上述像素的像素值與上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的像素值的一差異值；以及當(dāng)上述差異值大于一閾值時(shí)，設(shè)定上述像素為一改變檢測(cè)掩模狀態(tài)。13.如權(quán)利要求12所述的視頻對(duì)象分段方法，其中利用上述背景去除上述圖像的背景區(qū)域還包括下列步驟當(dāng)上述像素為上迷改變檢測(cè)掩模狀態(tài)，取出相鄰上述像素的一第一區(qū)塊與相鄰上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的一第二區(qū)塊；計(jì)算上述第一區(qū)塊與上述第二區(qū)塊的一變動(dòng)值；以及當(dāng)上述變動(dòng)值大于一預(yù)定值時(shí)，設(shè)定上述像素為一對(duì)象掩模狀態(tài)。14.如權(quán)利要求13所述的視頻對(duì)象分段方法，上述變動(dòng)值為上述第一區(qū)塊內(nèi)的每一像素與上迷第二區(qū)塊內(nèi)對(duì)應(yīng)位置的每一像素相減的絕對(duì)值總和。15.如權(quán)利要求12所述的視頻對(duì)象分段方法，其中在設(shè)定上述像素為上述改變檢測(cè)掩模狀態(tài)后，利用上述背景去除上述圖像的背景區(qū)域之前，還包括對(duì)上述改變檢測(cè)掩模圖像做形態(tài)學(xué)的擴(kuò)張運(yùn)算。16.如權(quán)利要求1所述的視頻對(duì)象分段方法，其中在利用上述背景去除上述圖像的背景區(qū)域的后還包括對(duì)上述圖像做形態(tài)學(xué)的侵蝕運(yùn)算。17.—種視頻對(duì)象分段方法，包括接收一圖像的一像素，其中上述像素具有一對(duì)應(yīng)位置；計(jì)算上述像素的像素值與前一圖像的上述對(duì)應(yīng)位置的像素值的一差值，并取出一背景；去除上述圖像的亮度平均值；去除上述背景的亮度平均值；以及利用已經(jīng)去除上述背景亮度平均值的背景與已經(jīng)去除上述圖像亮度平均值的上述圖像去除上述圖像的背景區(qū)域。18.如權(quán)利要求17所述的視頻對(duì)象分段方法，其中去除上述圖像的亮度平均值包括下列步驟取相鄰上述像素的一第一區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的一像素平均值；以及將上述像素的值減去上述像素平均值。19.如權(quán)利要求17所述的視頻對(duì)象分段方法，其中去除上述背景的亮度平均值包括下列步驟取相鄰上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的一第二區(qū)塊內(nèi)多個(gè)像素的一像素平均值；以及將上述背景的上述對(duì)應(yīng)位置的像素值減去上述像素平均值。全文摘要一種視頻對(duì)象分段方法，包括接收一圖像的一像素，其中上述像素具有一對(duì)應(yīng)位置，計(jì)算上述像素的像素值與前一圖像的對(duì)應(yīng)位置的像素值的差值。利用此差值與上述像素進(jìn)行多層式背景登錄，以取出一背景。利用取出的背景去除圖像的背景區(qū)域。此外，去除圖像及背景的亮度平均值，以避免光源變動(dòng)、閃爍造成亮度不均等問(wèn)題，使對(duì)象分段錯(cuò)誤。文檔編號(hào)G06T5/00GK101201934SQ200610166980公開(kāi)日2008年6月18日申請(qǐng)日期2006年12月15日優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日發(fā)明者廖怡欽,李政旻,賴榮滄,黃崇仁申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院